Contracción muscular, Guías, Proyectos, Investigaciones de Fisiología

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5. El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana 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 calcio de la membrana y permanecen almacenados en el retículo hasta que llega un nuevo potencial de acción muscular. Esta retirada de los iones calcio desde las miofibrillas hace que cese la contracción muscular.

Características de los filamentos contráctiles

La molécula de miosina está formada por 6 cadenas polipeptídicas; 2 cadenas pesadas con un peso molecular de 200.000 aprox y 4 cadenas ligeras que tienen un peso molecular de 20.000 c/u aprox. Las 2 cadenas pesadas se enrollan entre sí en espiral para formar una doble hélice llamada cola de la molécula de miosina. Un extremo de cada una de estas cadenas se pliega bilateralmente para formar una estructura denominada cabeza de la miosina. Así hay 2 cabezas libres ligeras en un extremo de la molécula de miosina. Las 4 cadenas ligeras también forman parte de la cabeza de miosina, 2 en cada cabeza.

Parte del cuerpo de cada molécula de miosina se prolonga lateralmente junto a la cabeza, formando un brazo que separa a la cabeza del cuerpo. Los brazos y las cabezas que protruyen se denominan en conjunto puentes cruzados. Cada puente cruzado es flexible en 2 puntos denominados bisagras, uno en el punto en que el brazo sale del cuerpo y otro en el punto en que la cabeza se une al brazo. Los brazos articulados permiten que las cabezas se separen del cuerpo del filamento de miosina o que se aproximen al mismo.

Otra característica importante de la cabeza de miosina es que actúa como una enzima ATPasa, es decir, es capaz de utilizar energía proveniente del ATP para aportar energía al proceso de contracción.

Filamentos de actina

La estructura principal de un filamento de actina se compone de 2 hebras de F-actina enroscadas a modo de doble hélice igual que la molécula de miosina.

Cada hebra de F-actina a su vez se compone de moléculas de G-actina polimerizadas, y a estas moléculas se les unen otras moléculas de ADP, estas últimas se denominan puntos activos del filamento de actina.

El filamento de actina también contiene otra proteína, la tropomiosina. Estas se hallan enrolladas en espiral alrededor de los puntos activos, esto evita que se produzca atracción entre los puentes cruzados de la miosina y los filamentos de actina.

A lo largo de las moléculas de tropomiosina hay otras moléculas proteicas, la troponina , que son complejos de 3 subunidades unidas entre sí, y cada una tiene una función específica. La Troponina I tiene afinidad por la actina, la Troponina II por la tropomiosina, y la tercera, Troponina C por los iones calcio.

Se piensa que los puntos activos del filamento de actina en un músculo en estado relajado son inhibidos o cubiertos físicamente por el complejo Troponina-Tropomiosina. Por lo tanto estos puntos no se pueden unir a las cabezas de los filamentos de miosina para producir la contracción, entonces debe inhibirse el efecto bloqueante del complejo Troponina-Tropomiosina, y son los iones calcio los que tienen la capacidad de desactivar dicho complejo.

Aunque el mecanismo de interacción entre los puentes cruzados y la actina para producir la contracción sigue siendo en parte teórico, una hipótesis para la que hay datos considerables es la “teoría de la cremallera” de la contracción. Esta teoría propone que cuando una cabeza se une a un punto activo, esta unión produce simultáneamente cambios profundos en las fuerzas intramoleculares entre la cabeza y el brazo de este puente cruzado.

La nueva alineación de las fuerzas hace que la cabeza se desplace hacia el brazo y que arrastre con ella al filamento de actina. Este desplazamiento de la cabeza se denomina golpe activo. Inmediatamente después del desplazamiento, la cabeza se separa automáticamente del punto activo. A continuación la cabeza recupera su dirección extendida.

En esta posición se combina con un nuevo punto activo que está más abajo a lo largo del filamento de actina, después la cabeza se desplaza una vez más para producir un nuevo golpe activo, y el filamento de actina avanza otro paso. Así las cabezas de los puentes cruzados se incurvan hacia atrás y hacia delante y paso a paso recorren el filamento de actina, desplazando los extremos de 2 filamentos de actina sucesivos hacia el centro del filamento de miosina.

Un músculo se contrae rápidamente cuando lo hace frente a una carga nula, hasta un estado de contracción completa en aproximadamente 0, segundos para un músculo medio. Cuando se aplican cargas, la velocidad de contracción se hace cada vez más lenta a medida que aumenta la carga.

Cuando la carga aumenta hasta la fuerza máxima que puede ejercer el músculo, la velocidad de contracción se hace cero y no se produce ninguna contracción, a pesar de la activación de la fibra muscular.

Fuentes de energía para la contracción muscular

La cantidad de contracción de ATP de la fibra muscular es suficiente para mantener la contracción completa durante solo 1 a 2 segundos como máximo. El ATP se escinde para formar ADP, transfiriendo energía del ATP a la maquinaria contráctil. Después el ADP se vuelve a fosforilar para formar nuevo ATP en otra fracción de segundo, lo que permite que el músculo mantenga su contracción. Hay varias fuentes de energía para esta nueva fosforilación:

1. Fosfocreatina: esta sustancia tiene una cantidad ligeramente mayor de energía libre que la de cada uno de los enlaces del ATP permitiendo que se