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UNIVERSIDAD DE LAS AMÉRICAS FISIOLOGÍA HUMANA I Juan Francisco Pazmiño 05/04/2017 RESUMEN CAPÍTULO 6: CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO Se sabe actualmente que el músculo esquelético forma el 40% del cuerpo y que es este tipo de músculo el que nos permite realizar movimientos voluntarios para cumplir otras funciones fisiológicas (buscar comida, refugio, comer, beber); por lo que estudiar su fisiología es crucial para entender la transformación de energía química en energía mecánica que se da en el cuerpo humano. Anatomía FIsiológica: Los músculos esqueléticos están formados por varias fibras, que se extienden a lo largo del músculo y están inervadas por una terminación nerviosa cada una. Éstas a su vez están formadas por miofibrillas. Las miofibrillas están formadas por 1500 filamentos de miosina y 3000 filamentos de actina. que se intercalan entre sí para formar la unidad funcional del músculo esquelético: el sarcómero. El sarcómero está formado básicamente de: ● ● ● ● ●

Las bandas A son oscuras o anisotrópicas con luz polarizada, formadas por actina y miosina. Las bandas I son claras o isotrópicas con luz polarizada, formadas por actina. La banda H ocupa el centro de cada banda A. Y una lìnea M biseca la banda H. El disco Z, el cual es una lìnea oscura delgada, divide cada banda I. La porción entre dos discos Z consecutivos se denomina sarcómero

Fig. 1: Esquematización de las bandas de tejido muscular esquelético. Fuente: Curiosoando (2016)

Mecanismo de contracción: 1. El potencial de acción viaja por las neuronas motoras y en su terminación muscular se libera acetilcolina. 2. La acetilcolina abre los canales de cationes en la membrana de la fibra muscular, por lo que entran los cationes sodio, lo que genera despolarización local. Este proceso libera un potencial de acción que viaja a través de la membrana similarmente a como lo hace en las fibras nerviosas. 3. El potencial de acción pasa al centro de la fibra muscular, lo que genera una liberación de iones calcio. Estos iones generan fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina y se deslizan unos sobre otros. 4. Los iones calcio se retiran de las miofibrillas mediante la bomba de Ca2+ hacia el sarcoplasma y se termina la contracción.

Mecanismo molecular: A nivel molecular, la contracción muscular está dada por una interacción entre filamentos de actina y miosina. Solamente cuando un potencial de acción viaja a través de la fibra muscular, se libera el ion calcio en el retículo sarcoplásmico y esto causa que los filamentos de actina se deslicen sobre los filamentos de miosina. Las colas de varias moléculas de miosina forman un filamento, mientras sus cabezas quedan a los lados del filamento y forman los puentes cruzados. Estas cabezas pueden romper enlaces del ATP para obtener energía para la contracción. Por su parte, los filamentos de actina están formados por actina, tropomiosina y troponina. Sus bases están ancladas a los discos Z y sus extremos se relacionan con las moléculas de miosina. En estado de reposo, los sitios activos de las moléculas de actina están cubiertos por troponina-tropomiosina, por lo cual no se puede unir a la miosina. La presencia de iones calcio, genera un efecto inhibidor de la troponina-tropomiosina. Específicamente, el calcio se une a la troponina C, y ésta arrastra a la tropomiosina, dejando al descubierto los sitios activos de la actina para que reaccionen con las cabezas de la miosina. Cuando las cabezas de miosina se unen al sitio activo de la actina, pueden generar un golpe activo e ir recorriendo paso a paso el filamento, por lo que se genera un desplazamiento. Energética: En la contracción muscular se requiere ATP: ● Para activar el mecanismo de cremallera en las cabezas de miosina. ● Para el transporte activo de iones calcio hacia el sarcoplasma. ● Para la bomba sodio y potasio que permite crear un entorno de propagación de potenciales de acción. Este ATP se adquiere de tres maneras: ● De la fosfocreatina, la cual mantiene la contracción por 5 a 8 segundos. ● De la transformación de glucógeno en ácido pirúvico y ácido láctico en ausencia de oxígeno, mantiene la contracción por máximo un minuto. ● Del metabolismo oxidativo que usa carbohidratos, lípidos y proteínas para producir ATP, aporta el 95% de la contracción sostenida. Características varias: Contracción Isométrica: es la contracción que no genera un acortamiento de los músculos. Se utiliza, por ejemplo, para mantener la abducción de los brazos, o cualquier pose que necesite energía para mantenerse, como la pose en plancha. Contracción Isotónica: en este tipo de contracción el músculo se acorta, pero la tensión permanece constante. la flexión del bíceps es un ejemplo de este tipo de contracción.

Fibras lentas, tipo I o rojas: son más pequeñas, tienen más capilares y mitocondrias y contienen altas cantidades de mioglobina. Fibras rápidas, tipo II o blancas: fibras grandes con gran fuerza, retículo sarcoplásmico grande para liberar iones calcio, gran cantidad de enzimas glucolíticas, menos capilares y mitocondrias. Mecánica: Los mecanismos de sumación de fuerzas son: ● Sumación de fibras múltiples: las fibras nerviosas más pequeñas son las que llevan primero el impulso de contracción a las fibras musculares pequeñas y posteriormente las fibras grandes se unen a la contracción. ● Sumación de frecuencia (tetanización): varias contracciones se producen una ligeramente antes de que la otra finalice, lo que genera que la contracción se realice de manera fluida. Los músculos pueden hipertrofiarse gracias a la capacidad que tienen las miofibrillas para dividirse al interior de la fibra muscular. Es decir que los músculos se agrandan cuando existe el esfuerzo y las proteínas contráctiles suficientes. Por otro lado, cuando un músculo pierde las señales nerviosas que son necesarias para mantener su tamaño normal, comienza a atrofiarse. Esto de produce por la degradación de las proteínas contráctiles....