FISIOLOGÍA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

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FISIOLOGÍA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Unidad Nº 7 de Biología Electivo TEMAS 1. Efectores 2. El Músculo Esquelético 3. Fisiología de la Contracción Muscular 1. Efectores El sistema nervioso es capaz de elaborar respuestas frente a los cambios ambientales. Estas respuestas son ejecutadas por estructuras especializadas llamadas efectores. Las células de los efectores son también células excitables que, ante la llegada de un potencial de acción por la neurona motora, recibirán los efectos de una sinapsis química. Los órganos efectores son: músculos y glándulas. Músculos El tejido muscular que constituye entre el 40 a 50 por ciento del peso total del cuerpo cumple con las siguientes funciones: 1. Movimientos (reflejos y voluntarios). 2. Mantención de la postura corporal. 3. Producción de calor. 4. Generación de fuerza. Características de los Músculos Para cumplir con estas funciones, la célula muscular cuenta con las siguientes características: Excitabilidad Capacidad del tejido muscular de responder a los estímulos. Contractilidad Capacidad del tejido muscular de generar de manera activa fuerza que pueda contraer a la fibra, cuando el estímulo es suficiente (cambian su longitud). Extensibilidad Capacidad del tejido muscular para extenderse. Muchos tejidos esqueléticos están dispuestos en pares opuestos, uno se contrae mientras el otro se relaja. Elasticidad Capacidad del tejido muscular para regresar a su forma original después de la contracción y la extensión. Tipos de Músculos Musculatura esquelética Musculatura lisa Musculatura cardíaca Formada por células alargadas y cilíndricas polinucleadas. Formada por células alargadas y fusiformes, con núcleo único. Formada por células musculares ramificadas con uno o dos núcleos. Cada célula formada por Miofibrillas constituidas por filamentos de Actinomiosina Miofibrillas dispuestas transversalmente en forma de discos claros y oscuros. Miofibrillas dispuestas a lo largo de toda la extensión de la célula. Miofibrillas dispuestas en forma transversal. Inervación controlada por el sistema nervioso central. (voluntario)  Inervación controlada por el sistema nervioso autónomo. Inervación controlada por el sistema nervioso autónomo. Musculatura de acción rápida y de corta duración. Musculatura de contracción lenta y de larga duración. Musculatura de contracción prolongada y de intensidad máxima. |Regresar a Temas| 2. El Músculo Esquelético Para comprender mejor el funcionamiento muscular, estudiaremos al músculo esquelético o voluntario. El músculo esquelético está formado por fibras musculares (células), cubiertas por un sarcolema (membrana plasmática). Estas fibras contienen sarcoplasma (citoplasma), núcleos, retículo sarcoplásmico (retículo endoplasmático liso) y túbulos transversos. Estos túbulos transversos (túbulos – T) corresponden a una invaginación del sarcolema (membrana celular) que se acerca al retículo sarcoplásmico. Cada una de estas fibras contiene miofibrillas que consisten en miofilamentos delgados y gruesos. Estos miofilamentos están ordenados en compartimentos llamados sarcómeros, dentro de los cuales se encuentran miofilamentos delgados formados de actina (que presenta sitios de unión para miosina), troponina (que presenta sitios de unió para calcio), tropomiosina, y miofilamentos gruesos formados principalmente por miosina (que presenta sitios de unión para actina y sitios de unión para ATP). |Regresar a Temas| 3. Fisiología de la Contracción Muscular Biofísica de la contracción muscular Existe una interdigitación entre los filamentos de actina y miosina a modo de puentes cruzados. Este dispositivo actuaría como cremallera, en el cual los puentes, al ir cambiando de sitio en sitio, impulsarían las moléculas de actina. Para que se produzca la contracción muscular es necesario que el potencial de acción penetre profundamente al músculo, la cual se efectúa a través de los túbulos T y del retículo sarcoplásmico. Estos túbulos T penetran a través de las fibras musculares, cruzando las miofibrillas justamente en aquellos puntos en que los filamentos de actina y miosina se entrecruzan. En un músculo en reposo, los miofilamentos de actina y miosina no están conectados. Esto se debe a que, a lo largo de la actina, existen proteínas globulares, llamadas troponina y tropomiosina que bloquean la unión con los filamentos de miosina. La troponina presenta gran afinidad con los iones calcio. La concentración de iones calcio intracelular, es muy escasa a nivel de citosol, ya que el calcio se encuentra almacenado dentro del retículo sarcoplásmico. Cada vez que el potencial de acción, difunde a través de los túbulos T, se liberan iones calcio desde el retículo sarcoplásmico hacia las vecindades de las miofibrillas. Los iones calcio se combinarían directa y fuertemente con la troponina, la cual cambia la disposición de la tropomiosina de tal forma que se despejan los sitios de unión para los filamentos de miosina. Esta forma de miosina activada actuaría como una ATP-asa, proporcionando el ATP la energía de propulsión. Una vez que actina y miosina se unen específicamente el ATP permite el movimiento de pivote que genera el movimiento de la contracción. La contracción muscular requiere tanto ATP que las células musculares no pueden disponer del suficiente. En el músculo en reposo, el poder fosforilante del ATP se almacena en forma de otro compuesto de alta energía llamando Creatinfosfato o Fosfocreatina. Cuando se necesita, los grupos fosfatos del creatinfosfato de transfieren de vuelta al ADP. La enzima implicada en esta reacción reversible es la creatinfosfoquinasa (CPK). El Creatinfosfato provee de grupos fosfatos ricos en energía para transformar el ADP en ATP. Si la reserva de ATP en una célula es alta, el equilibrio de la reacción se dirige de tal manera que el grupo fosfato pasa del ATP a la Creatina. Si la reserva de ATP disminuye, el equilibrio se dirige en la dirección contraria, pasando los grupos fosfatos del Creatinfosfato al ADP. Unidad Motora y la Unión Neuromuscular La unidad funcional de los músculos de los vertebrados es la unidad motora, la que está formada por una sola neurona y el grupo de células musculares inervadas por su axón, las cuales se contraerán cuando se transmita por la neurona motora. El punto de contacto de la neurona motora con el músculo se denomina placa motora. En tanto unión neuromuscular es el nombre se refiere a una terminal del axón de una neurona motora y a la porción de una fibra muscular del sarcolema que está en posición de aproximación cercana. Si una unidad motora es aislada y estimulada con breves descargas eléctricas de creciente intensidad, no habrá respuesta hasta que se alcance cierta intensidad umbral (Ley del Todo o Nada). En contraste, el músculo entero, compuesto de muchas unidades motoras individuales, puede responder en forma graduada según el número de unidades motoras que se contraen en un determinado tiempo. La fuerza con que se contrae un músculo depende de: a) El número de unidades motoras que se contraen. b) La contracción simultánea de las unidades motoras. Fisiología de la placa motora La placa motora determina la estimulación de la célula muscular. Cuando un potencial de acción viaja por la motoneurona, al llegar al lugar de sinapsis provoca la liberación de acetil colina, que es el neurotransmisor de la placa motora. La acetilcolina es capaz de despolarizar la célula muscular con lo que se genera un potencial de acción que viaja por el sarcolema. Este potencial tiene un comportamiento particular en los túbulos T, donde se introduce. Una vez que este potencial viaja por el túbulo T, en la parte más profunda toma contacto con el retículo sarcoplásmico, lo que genera liberación de calcio hacia el citoplasma. Recordemos que el citoplasma es el lugar donde se encuentra el aparato proteico de la contracción y que la acción del calcio consiste en permitir el acoplamiento entre actina y miosina lo que llevará al acortamiento del sarcómero. Para la relajación muscular se necesita que el calcio retorne al retículo, para lo cual existe una bomba de calcio en la membrana de este organelo. Para este retorno se gasta ATP, por lo que la relajación es también un proceso activo. Conceptos relacionados con la contracción muscular Deuda de oxígeno El concepto de deuda de oxígeno se refiere al hecho de que en el caso de un ejercicio físico intenso se consume la reserva de oxígeno rápidamente y la mayor parte del ejercicio se realiza anaeróbicamente (sin oxígeno), momento en el cual comienza a generarse la deuda. Esto determina la acumulación de ácido láctico, que luego del ejercicio debe ser retirado, lo que se realiza por la acción del oxígeno, que es el momento en que se paga la deuda. Calambre El calambre es una contracción exagerada, repentina y dolorosa que se debe a un cambio de pH de la célula muscular producto de la acumulación de ácido láctico. El pH ácido determina que la interacción actina miosina sea anormal y exagerada, lo que genera el calambre. Rigor mortis Luego de la muerte se produce lentamente el consumo de ATP, hasta el punto de agotarse, lo que determina que se produzca un acoplamiento anormal de actina y miosina. Este desaparece posteriormente producto de la degradación de las proteínas contráctiles. |Regresar a Temas|

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Última modificación: viernes, 18 de abril de 2008, 17:22

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