Sistema muscular - parte 2.

Sistema muscular - parte 2.

Introducción

En el primer artículo hemos visto la anatomía básica del sistema muscular (fibras). En el presente artículo comenzaremos a analizar de qué manera estas miles de miofibrillas actúan en conjunto, y se contraen, produciendo una gran cantidad de fuerza.

Los gestos deportivos más asombrosos de la historia, están atados a acciones realmente minúsculas. Las demostraciones más impresionantes de fuerza, velocidad, agilidad, son el producto de innumerables uniones de puentes transversales en miles de miofibrillas. Pero, ¿Cómo pueden tan pequeña estructura generar una terrible cantidad de fuerza? En este blog analizaremos paso a paso los procesos de contracción.

Sistema muscular 2° Parte

En 1954 2 científicos descubrieron que ante una contracción, la banda A mantiene su longitud. Por consecuencia, si la banda A representa el filamento de miosina, y no se modifica,llegaron a la conclusión que no es el filamento el que se acorta, sino la superposición de 2 filamentos, el de actina sobre el de miosina. A esto lo llamaron teoría del deslizamiento de los filamentos. Esto también explica, porque se puede generar fuerza sin crear movimiento.

En el estado de relajación, un sarcomero tiene una banda I grande, y una banda A que representa la longitud del filamento de miosina. A medida que se lleva a cabo la contracción, el sarcomero se acorta. Los 2 discos Z en cada extremo se aproximan mientras que la banda I y la zona Z, regiones donde no se superponen la actina y la miosina en el musculo en reposo, casi desaparecen.

A pesar del acortamiento del sarcomero, la longitud de la banda A se mantiene constante. Estos cambios son compatibles con el deslizamiento de los delgados filamentos de actina a lo largo de los gruesos filamentos, acercándose hacia la línea M.

Cada cabeza de miosina contiene 2 sitios de unión sobre ella: La primera para una molécula de ATP y la otra para la actina. Las moléculas de actina sirven como si fuese una soga, a la que se une la cabeza de miosina.

Durante un golpe de fuerza. Base de la contracción, el movimiento de los puentes cruzados de miosina flexibles empuja los filamentos de actina hacia el centro del sarcomero. Al final de un golpe de fuerza cada cabeza de miosina libera la actina que está unida a ella, luego oscila hacia atrás y se une a una nueva molécula de actina, para comenzar otro golpe de fuerza. Dicho ciclo se repite una infinidad de veces, cuando el musculo se contrae. Su analogía, podría ser vista como el juego de la zinchada, donde todos juntos tiran de la soga, una mano después de la otra, tirando y soltando a medida que la soga pasa.

La miosina, logra esta tarea convirtiendo la energía química del enlace del ATP en energía mecánica. La enzima ATPasa se une al ATP, al cual hidroliza, dando por consecuencia ADP, fosforo inorgánico y liberando la energía necesaria para unir los miofilamentos de actina y miosina. La energía es almacenada como energía potencial en el ángulo entre la cabeza de miosina y el eje mayor del filamento de miosina. Esta energía potencial actúa luego como combustible para el golpe de fuerza que mueve a la actina.

Pero ahora, de qué manera se regula esta unión. Como hace la fibra muscular, para no contraerse todo el tiempo, y que es lo que determina que la contracción muscular se haga cuando realmente se desea.

Habíamos dicho anteriormente, en la primera parte, que la fibra muscular contaba con 2 proteínas reguladoras, la troponina y la Tropomiosina. Estas, son las responsables de regular la contracción y la unión entre los 2 filamentos.

Complejo Troponina-Tropomiosina

La Tropomiosina, es un polímero alargado que se ubica envolviendo al filamento de actina y bloquea parcialmente los sitios de unión de la miosina. La troponina por su parte, es una proteína globular fijadora de calcio que controla la posición de la Tropomiosina. Cuando esta se encuentra en su posición de bloqueo puede haber una débil interacción entre actina y miosina, pero la miosina está bloqueada y no puede completar el golpe de fuerza. Para que dicha contracción se produzca, la Tropomiosina debe ser desplazada a una posición de “abierto” que deja totalmente desprotegida la unión. Esto permite que ocurra el golpe de fuerza.

La posición de “abierto” o “cerrado” de la Tropomiosina está regulada por el Calcio que se una a la troponina, un complejo de tres proteínas asociado con la Tropomiosina. Cuando empieza la contracción en respuesta a una señal de calcio, una proteína del complejo (troponina C) se une de modo reversible al calcio. La fijación del calcio tira de la Tropomiosina hacia el surco del filamento de actina y desbloquea los sitios de unión de la miosina. Hay que aclarar que los ciclos de contracción se repiten mientras los sitios de fijación estén descubiertos.

Cuando el músculo se relaja se debe secuestrar el calcio de nuevo hacia el retículo plasmático. La relajación solo puede ocurrir si las concentraciones de calcio en el citoplasma disminuyen y de este modo el calcio se separa de la troponina. Sin calcio, el complejo troponina-Tropomiosina retorna a su posición, cerrando el lugar para la unión entre la miosina y la actina.

Acetilcolina

Una vez que tenemos claro cómo funciona la célula muscular por dentro, podemos empezar a ver, quien es el que ordena la liberación del calcio, hacia el complejo, troponina-Tropomiosina.

El axón de la motoneurona termina en la placa motora. La acetilcolina es liberada en la sinapsis de una unión neuromuscular, esta se une al canal receptor de ACh en la placa terminal motora de la fibra muscular. Cuando estos canales se abren, permiten que el sodio (Na) y el potasio (K) crucen la membrana. Pero, la entrada de Na excede la salida de K, porque la fuerza electroquímica impulsora es mayor para el Na. La carga positiva despolariza la membrana y crea un potencial de placa terminal.

Este potencial es conducido por la superficie de la fibra muscular y en los túbulos T donde por la apertura de los canales de Na, regulados por voltaje. Cuando el potencial desciende por los túbulos T, produce la liberación de calcio desde el retículo sarcoplásmico por los canales de rianodina. El calcio almacenado allí se mueve a favor de su gradiente electroquímico en el citosol, donde inicia la contracción.

La relajación muscular ocurre cuando el retículo sarcoplásmico bombea calcio nuevamente del citosol hacia su interior. A medida que la concentración citosólica de calcio libre disminuye, el calcio se libera de la troponina, la Tropomiosina se desliza hacia su posición anterior para bloquear el sitio de unión de la miosina y la fibra se relaja.

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