Contracción muscular, Monografías, Ensayos de Fisiología Animal

¡Descarga Contracción muscular y más Monografías, Ensayos en PDF de Fisiología Animal solo en Docsity! Nunca te has preguntado ¿Cómo se mueven los huesos del esqueleto? Antes que nada para entender cómo se mueven los huesos del esqueleto hablaremos de los músculos, estos están compuestos en su interior principalmente por fascículos, fibras, miofibrillas y miofilamentos, así como también por proteínas tales como la actina, miosina, la tropomiosina y troponina. Tomada de (Sc. Juan Carlos Gutiérrez, Mecánica de la contracción muscular,s/f) Tomada de (De las membranas celulares,Transporte de Sustancias a. Través. Fisiología de la membrana, el nervio y el músculo, s/f) Por consiguiente ahora miraremos la estructura de los filamentos de actina y miosina, estos conforman las miofibrillas: -Filamentos gruesos o de miosina Cada filamento está compuesto por moléculas de miosina alineadas de punta a punta. Cada molécula está formada por dos hilos enrollados helicoidalmente. De cada extremo del hilo sobresale una cabeza globular llamada cabeza de miosina que forman puentes cruzados con los espacios activos de la miosina. (Fibras musculares y contracción muscular, s/f) En consecuencia el movimiento corporal para que se muevan los huesos del esqueleto ocurre gracias al sistema musculoesquelético; los músculos esqueléticos se contraen y relajan para mover mecánicamente el cuerpo. El proceso completo se denomina mecanismo de contracción muscular nombrado anteriormente. En otras palabras, los músculos mueven las articulaciones a través de sus inserciones óseas, ya sean directas o mediante tendones. Las fibras musculoesqueléticas son fibras alargadas multinucleadas y de aspecto estriado que requieren estimulación nerviosa para contraerse. Tal estimulación la proporcionan las neuronas motoras alfa que se encuentran en el asta anterior de la médula espinal. Estas neuronas motoras reciben información proveniente de centros motores superiores, como corteza cerebral, cerebelo y núcleos basales, reticulares y vestibulares, así como información periférica proveniente del huso muscular y el órgano tendinoso de Golgi, tanto del mismo músculo como de músculos antagonistas. La información llega a la neurona motora a través de sinapsis y se procesa. Si el potencial que accede al cono axónico alcanza el umbral, la neurona motora genera potenciales de acción que se conducen a la fibra muscular y producen su contracción; en caso contrario, la neurona motora no produce potenciales de acción y el músculo no se contrae. La sinapsis entre la fibra muscular esquelética y la terminación del axón de la motoneurona se denomina unión neuromuscular o placa motora. El mecanismo general o la secuencia de hechos que ocurre durante la contracción del músculo esquelético es la siguiente: 1. Un potencial de acción viaja a lo largo de una fibra motora hasta sus terminales sobre las fibras musculares. 2. En cada terminal, el nervio secreta una pequeña cantidad de la sustancia neurotransmisora acetilcolina. 3. La acetilcolina actúa en una zona local de la membrana de la fibra muscular para abrir múltiples canales de cationes «activados por acetilcolina» a través de moléculas proteicas que flotan en la membrana. 4. La apertura de los canales activados por acetilcolina permite que grandes cantidades de iones sodio se difundan hacia el interior de la membrana de la fibra muscular. Esta acción provoca una despolarización local que, a su vez, conduce a la apertura de los canales de sodio activados por el voltaje, que inicia un potencial de acción en la membrana. 5. El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular de la misma manera que los potenciales de acción viajan a lo largo de las membranas de las fibras nerviosas. 6. El potencial de acción despolariza la membrana muscular, y buena parte de la electricidad del potencial de acción fluye a través del centro de la fibra muscular, donde hace que el retículo sarcoplásmico libere grandes cantidades de iones calcio que se han almacenado en el interior de este retículo. 7. Los iones calcio inician fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina, haciendo que se deslicen unos sobre otros en sentido longitudinal, lo que constituye el proceso contráctil. 8. Después de una fracción de segundo los iones calcio son bombeados de nuevo hacia el retículo sarcoplásmico por una bomba de Ca ++ de la membrana y permanecen almacenados en el retículo hasta que llega un nuevo potencial de acción muscular; está retirada de los iones calcio desde las miofibrillas hace que cese la contracción muscular. A continuación describiré el mecanismo molecular de la contracción muscular La contracción muscular se produce por un mecanismo de deslizamiento de los filamentos. 1. Los puentes cruzados de miosina del filamento grueso se desplazan a una posición de reposo tras unirse a ellos 1 ATP y transmitir su energía. 2. Los iones de calcio liberados por el retículo sarcoplásmico se unen a una troponina en el filamento fino, permitiendo que la tropomiosina se desplace de su posición, bloqueando los puntos activos de la molécula de actina. 3. Entonces los puentes cruzados de miosina se unen al punto activo en un filamento fino, desplazando los restos de la hidrólisis de ATP difosfato de adenosina ADP y fosfato inorgánico. 4. La liberación de la energía almacenada en la fase 1, proporciona la fuerza necesaria para que los puentes cruzados retrocedan a su posición original, +++ ++ Relajado Contraído FIGURA 6-5 Estados relajado y contraído de una miofibrilla que muestran (arriba) deslizamiento de los filamentos de actina (rosa) en los espacios que hay entre los filamentos de miosina (rojo) e (abajo) la (Fibras musculares y contracción muscular, s/f) Zona H Banda | Banda A Miofilamentos 1 gruesos O e EH BB > Miofilamentos finos Fase q A Z Linea B línea Z intermedia i : dll > DOY de la á , > do contracción 34 ] < 2 só Contraído e 220% al máximo AM Sarcómero Pero ¿qué hace que los filamentos de actina se deslicen hacia dentro entre los filamentos de miosina? Esta acción está producida por las fuerzas que se generan por la interacción de los puentes cruzados que van desde los filamentos de miosina a los filamentos de actina. En condiciones de reposo estas fuerzas están inactivas, pero cuando un potencial de acción viaja a lo largo de la fibra muscular, esto hace que el retículo sarcoplásmico libere grandes cantidades de iones calcio que rodean rápidamente a las miofibrillas. A su vez, los iones calcio activan las fuerzas de atracción entre los filamentos de miosina y de actina y comienza la contracción. Sin embargo, es necesaria energía para que se realice el proceso contráctil. Esta energía procede de los enlaces de alta energía de la molécula de ATP, que es degradada a difosfato de adenosina (ADP) para liberarla. Cuando se contrae el músculo, se realiza un trabajo y por ende se necesita energía. Durante el proceso de contracción se encienden grandes cantidades de ATP para formar ADP; cuanto mayor sea la magnitud del trabajo que realiza el músculo, mayor será la cantidad de ATP que se escinde, lo que se denomina efecto Fenn. Se piensa que este efecto se produce por medio de la siguiente secuencia de acontecimientos: 1. Antes de que comience la contracción, las cabezas de los puentes cruzados se unen al ATP. La actividad ATPasa de la cabeza de miosina escinde inmediatamente el ATP, aunque deja los productos de la escisión, el ADP y el ion fosfato, unidos a la cabeza. En este estado la conformación de la cabeza es tal que se extiende perpendicularmente hacia el filamento de actina, pero todavía no está unida a ella. 2. Cuando el complejo troponina-tropomiosina se une a los iones calcio quedan al descubierto los puntos activos del filamento de actina, y entonces las cabezas de miosina se unen a estos sitios. 3. El enlace entre la cabeza del puente cruzado y el punto activo del filamento de actina produce un cambio conformacional de la cabeza, lo que hace que la cabeza se desplace hacia el brazo del puente cruzado, lo que proporciona el golpe activo para tirar del filamento de actina. La energía que activa el golpe activo es la energía que ya se ha almacenado, como un muelle «comprimido» por el cambio conformacional que se había producido previamente en la cabeza cuando se escindió la molécula de ATP. 4. Una vez que se desplaza la cabeza del puente cruzado, se facilita la liberación del ADP y el ion fosfato que previamente estaban unidos a la cabeza. En el punto de liberación del ADP se une una nueva molécula de ATP, lo cual hace que la cabeza se separe de la actina. 5. Después de que la cabeza se haya separado de la actina, se escinde la nueva molécula de ATP para comenzar el ciclo siguiente, dando lugar a un nuevo golpe activo. Es decir, la energía «comprime» la cabeza una vez más a su situación perpendicular, dispuesta para comenzar el nuevo ciclo de golpe activo. 6. Cuando la cabeza comprimida (con su energía almacenada procedente del ATP escindido) se une a un nuevo punto activo del filamento de actina, se estira y una vez más proporciona un nuevo golpe activo. De esta manera el proceso se realiza una y otra vez hasta que los filamentos de actina han desplazado la membrana Z hasta los extremos de los filamentos de miosina o hasta que la carga que se ejerce sobre el músculo se hace demasiado grande como para que se produzca una tracción adicional. Características de la contracción de todo el músculo Muchas características de la contracción muscular se pueden demostrar desencadenando espasmos musculares únicos. Esto se puede conseguir con la excitación eléctrica instantánea del nervio que inerva un músculo o haciendo pasar un estímulo eléctrico breve a través del propio músculo, dando lugar a una única contracción súbita que dura una fracción de segundo. Las contracciones isométricas no acortan el músculo, mientras que las contracciones isotónicas lo acortan a una tensión constante. Se dice que la contracción muscular es isométrica cuando el músculo no se acorta durante la contracción e isotónica cuando se acorta, pero la Después de haber planteado todo esto podemos concluir que los músculos esqueléticos son músculos voluntarios que unen y mueven el esqueleto. Para poder llevar a cabo la mecánica de la contracción muscular se requieren una serie de estructuras que conjuntamente unifican sus funciones y características para realizar el movimiento. Los filamentos de proteínas contráctiles principalmente de actina y miosina al ser estimuladas se deslizan entre sí, osea forman los componentes activos en el proceso contráctil y representan el lugar de utilización de la energía, de tal manera que facilitan la contracción muscular. Los puentes de miosina son los instrumentos que hacen posible el acortamiento del músculo durante la contracción. El músculo esquelético se acorta durante la contracción debido a sus filamentos gruesos y finos ya que estos se deslizan unos sobre otros. Durante la contracción el sarcómero se acorta pero la longitud de los filamentos gruesos y finos no cambia. El deslizamiento de los filamentos y el acortamiento del sarcómero da lugar a el acortamiento de la totalidad de la fibra muscular y por lo tanto a la de todo el músculo. El calcio es considerado como indispensable para lograr la contracción muscular. Asimismo el cuerpo necesita sustancias que proveen energía o que participen en el proceso para obtenerla, como el fósforo para producir el ATP (adenosín trifosfato) qué será la forma de energía utilizar. Por último para que un músculo se contraiga es necesario que se genera un potencial de acción es decir que se acumule la suficiente energía para que se de la contracción. 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