Mecanismo de contracción y relajación muscular.

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- MECANISMO GENERAL DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

La iniciación y la ejecución de la contracción muscular se producen mediante los siguientes pasos secuencias.

- Un potencial de acción recorre un nervio motor hasta sus terminaciones sobre las fibras musculares y el nervio secreta una pequeña cantidad de la sustancia neurotransmisora acetilcolina.

- La acetilcolina actúa sobre una zona local de la membrana de la fibra muscular abriéndose los canales con apertura por acetilcolina, que permiten a los iones sodio fluir hacia el interior de la fibra muscular.

- El potencial de acción recorre la membrana de la fibra muscular, haciendo que el retículo sarcoplasmático libere, en el interior de las miofibrillas, iones calcio que antes se habían almacenado en el retículo.

- Los iones calcio inician unas fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y de miosina, haciendo que se deslicen unos sobre otros; este es el proceso de la contracción.

- Después de una fracción de segundo, los iones calcio son bombeados de nuevo hacia el interior del retículo sarcoplásmico, donde permanecerán almacenados hasta la llegada de otro potencial de acción; esta eliminación de los iones calcio de las miofibrillas hace que se interrumpa la contracción muscular.

- MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

La contracción muscular se produce por medio de un mecanismo de deslizamiento de los filamentos. Las fuerzas mecánicas que se generan por la interacción de los puentes cruzados de miosina con los filamentos de actina, hacen que estos últimos se deslicen entre los filamentos de miosina. En condiciones de reposo, estas fuerzas están inhibidas, pero cuando un potencial de acción recorre la membrana de la fibra muscular, el retículo sarcoplásmico libera grandes cantidades de iones calcio que activan las fuerzas entre los filamentos de miosina y de actina, y se inicia la contracción.

Los filamentos de miosina están formados por muchas moléculas de miosina. Las colas de las moléculas de miosina están enrolladas entre si formando el cuerpo del filamento, mientras que las cabezas y una parte de cada molecula de miosina quedan colgando hacia fuera por los lados del cuerpo. Los brazos que sobresalen y las cabezas forman los llamados puentes cruzados. Una característica importante de las cabezas de miosina es que actúan como una enzima ATPasa, lo que se permite que la cabeza rompa el ATP, obteniéndose así energía para el proceso de contracción.

Los filamentos de actina están formados por actina, trompomiosina y troponina. Cada filamento de actina tiene una longitud aproximada de 1 micrómetro. Las bases de los filamentos de actina están fuertemente unidas a los discos Z, mientras que los otros extremos se proyectan, en ambas direcciones, hacia el interior de los sarcómeros adyacentes, situándose en los espacios entre las moléculas de miosina.

Interacción de la miosina, los filamentos de actina y los iones calcio para producir la contracción.

El filamento de actina esta inhibido por el complejo troponina-tropomiosina; la activación se estimula por los iones calcio.

- Inhibición por el complejo troponina-tropomiosina. Los lugares activos sobre los filamentos normales de actina en el musculo relajado están inhibidos, o cubiertos físicamente, por el complejo troponina- tropomiosina. Por consiguiente, estos puntos no pueden unirse a las cabezas de los filamentos de miosina para que se produzca la contracción la contracción hasta que el efecto inhibidor del complejo troponina- tropomiosina se anula.

- Activación por los iones de calcio: el efecto inhibidor del complejo troponina-tropomiosina sobre los filamentos de actina queda anulado en presencia de iones de calcio. Los iones de calcio se combinan con la troponina del complejo, que se estira sobre la molécula de tropomiosina. Esto “destapa” los lugares activos de la actina, haciendo asi posible que ocurra la contracción.

La teoría “paso o paso” puede explicar cómo interactúan los filamentos de actina activados y los puentes cruzados de miosina para causar la contradicción. Cuando una cabeza de miosina se une a un lugar activo, la cabeza se inclina automáticamente hacia el brazo, y arrastra tras de sí al filamento de actina. Esta inclinación de la cabeza se llama golpe de fuerza. Inmediatamente después de inclinarse, la cabeza se separa automáticamente del lugar activo. La cabeza vuelve a su posición perpendicular normal. En esta posición se une a un nuevo lugar activo situado más allá a lo largo del filamento de actina. Por lo tanto, las cabezas de los puentes cruzados van inclinándose hacia delante y hacia detrás, caminando paso a paso, a lo largo del filamento de actina, tirando de todo el filamento de actina hacia el centro del filamento de miosina.

- EFECTO DE SUPERPOSICION DE LOS FILAMENTOS DE ACTINA Y MIOSINA SOBRE LA TENSION GENERADA POR EL MÚSCULO EN LA CONTRACCIÓN.

La fuerza de la contracción es máxima cuando la superposición entre los filamentos de actina y los puentes cruzados de los filamentos de miosina es máxima. Un músculo no puede generar tensión cuando el sarcómero ocupa toda su longitud ya que en ese caso no hay superposición entre los filamentos de actina y de miosina. A medida que el sarcómero se acorta y los filamentos de actina y de miosina empiezan a superponerse, la tensión va aumentando progresivamente. Toda la tensión se mantiene cuando la longitud del sarcómero es de aproximadamente 2.0 micrómetros debido a que es entonces cuando el filamento de actina se superpone con todos los puentes cruzados del filamento de miosina. Si el acortamiento es mayor, los extremos de los dos filamentos de actina empiezan a superponerse entre sí (además que estar superpuestos a los filamentos de miosina), haciendo que la tensión del músculo disminuya. Cuando la longitud del sarcómero desciende aproximadamente a 1.65 micrómetros, los dos discos Z del sarcómero chocan con los extremos de los filamentos de miosina y la fuerza de la contracción disminuye rápidamente.

- ENERGÉTICAMENTE DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

La contracción muscular necesita ATP para realizar tres funciones principales.

La mayor parte del ATP se utiliza para activar el mecanismo de paso a paso de la contracción muscular.

Los iones calcio se bombea de regreso al interior

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