Contracción muscular 3DEste apunte fue traducido por Gustavo Toledo C., profesor de biología y de ciencias naturales, para facilitar el aprendizaje de mis alumnos de tercero medio del San Fernando College. Basta con hacer un click en el siguiente URL para acceder a la animación 3D de la McGraw Hill. Este documento queda desde ahora a disposición de toda persona de habla hispana que tenga dificultades con el idioma inglés. De todas maneras, si hay algún error en la traducción, solicito hacérmelas llegar para mejorar la comprensión.

http://www.mhhe.com/biosci/bio_animations/09_MH_MuscleContraction_Web/index.html

INTRODUCCIÓNUsas los músculos cada día para hacer actividades. Esta mujer está usando músculos para respirar, para hacer circular la sangre y mover su mano para tomar apuntes. Tus tejidos musculares liso y cardíaco son involuntarios; no haces un control consciente de sus acciones.

ANATOMÍA MUSCULAREl músculo esquelético funciona bajo control voluntario. El músculo esquelético está compuesto de haces de fibras. Las fibras musculares son células longitudinales cilíndricas y contienen muchos núcleos. Los músculos se contraerán o relajarán cuando ellos reciban señales del sistema nervioso. Una unión neuromuscular es el sitio del intercambio de señales. Esto es donde se conectan el botón sináptico de un axón terminal con la fibra muscular. Las fibras musculares están compuestas de muchas miofibrillas. Una miofibrilla contiene unidades contráctiles llamadas sarcómeros. Los sarcómeros se disponen de manera adyacente unos con otros a lo largo de toda la longitud de la miofibrilla. Cada sarcómero consta de filamentos de proteína delgados y gruesos dispuestos alternadamente los cuales le dan al músculo esquelético su apariencia estriada. El músculo se contrae cuando estos filamentos se deslizan entre sí. Los filamentos gruesos está compuesto por miosina, proteína que está anclada al centro del sarcómero, llamada línea M. El filamento delgado está compuesto por la proteína actina, la cual está anclada a la línea Z, en el borde externo del sarcómero (Fig. 1). Debido a que los filamentos de actina están anclados a la línea Z, el sarcómero se acorta desde ambos lados cuando los filamentos de actina se deslizan a lo largo de los filamentos de miosina.

Figura 1.

Aunque la acción entre los filamentos se ha descrito como “deslizamiento” el filamento de miosina en realidad tira a la actina a lo largo de su longitud. Los puentes cruzados de los filamentos de miosina se unen a los filamentos de actina y ejercen fuerza sobre ellos para moverlos. Esta acción es conocida como mecanismo del filamento deslizante de la contracción muscular. En este modelo, el sarcómero se acorta sin que los filamentos delgados ni gruesos cambien su tamaño.

Una contracción comienza cuando una molécula de ATP, unido a la cabeza de la Miosina, es hidrolizado a ADP y fosfato inorgánico, (Fig. 2). Esto causa que la cabeza de la miosina se extienda y pueda fijarse al sitio de unión de la actina formando un puente cruzado.

Figura 2.

Es provocada una acción, llamada golpe de fuerza, lo que permite que la miosina tire al filamento de actina hacia la línea M, acortando así al sarcómero. El ADP y el fosfato inorgánico son liberados durante el golpe de fuerza. La miosina permanece unida a la actina hasta que se enlaza una nueva molécula de ATP liberando a la miosina para comenzar un nuevo ciclo de unión y más contracción, o permanecer no unida permitiendo la relajación del músculo.

Rigor mortis (o rigidez cadavérica) es el endurecimiento del cuerpo después de la muerte que se produce por la carencia de ATP. Después de la muerte, las células del cuerpo no producen más ATP y, sin ATP, el puente cruzado de la miosina no se libera y, de esta forma, los músculos mantienen un estado de contracción.

REGULACIÓN POR IONES DE CALCIOLas contracciones musculares son controladas por la acción del calcio. Los filamentos delgado de actina están asociadas con proteínas reguladoras llamadas troponina y tropomiosina. Cuando un músculo está relajado, la tropomiosina bloquea el sitio de unión del puente cruzado en la actina. Cuando los niveles del ión Calcio son altos y hay suficiente ATP, iones Calcio se unen a la troponina, lo cual desplaza a la tropomiosina, exponiendo el sitio de unión en la actina. Esto permite que la miosina se fije a un sitio de unión en la actina formando un puente cruzado. Los iones Calcio son almacenados en el retículo sarcoplásmico (nota del traductor: este retículo es, en realidad, retículo endoplasmático liso) y son liberados en respuesta a las señales del sistema nervioso para que se produzca contracción muscular. Las moléculas de neurotransmisores, que son liberadas desde una neurona para unirse a los receptores en la fibra muscular, despolarizan la membrana de la fibra.

El impulso electroquímico viaja por los túbulos T y abre el área de almacenamiento de Calcio. Los iones de Calcio fluyen hacia las miofibrillas donde ellos gatillan una contracción muscular. A medida que la actina y la miosina se deslizan una sobre otra, la totalidad del sarcómero se acorta ya que las líneas Z se acercan a la Línea M.

RESUMENA medida que los sarcómeros en la miofibrilla se contraen, la fibra muscular completa se acortará. Cuando las fibras musculares se contraen al unísono, un músculo puede producir la suficiente fuerza para mover el cuerpo, permitiendo que tú tomes notas.

(Hay hojas de trabajo hechas por mí, para que trabajen los estudiantes usando este documento y otros disponibles en la WEB. Basta sólo revisar el material que he subido a Slideshare)