muscular 1
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SISTEMA MUSCULAR
Los movimientos mecnicos que
permiten a los animales reproducirse, asociarse en grupos, desplazarse hasta los alimentos, dirigirlos y, posteriormente, distribuirlos en las distintas partes del organismo, son llevados a cabo por los msculos.
23/01/2012
Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
Debido a sus funciones especficas, se han diferenciado en estriados (esquelticos y el miocardio) y lisos aquellos que forman parte de las paredes de diversos conductos y rganos huecos, tales como los vasos sanguneos, los bronquiolos y sus terminaciones, el tero, el estmago, los intestinos etc.
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Los fenmenos moleculares y energticos
que acompaan estas manifestaciones puramente mecnicas de la actividad muscular, son an un problema que requieren de profundas y persistentes investigaciones para poder establecer los elementos tericos que ms se correspondan con la realidad objetiva. Nuestro estudio estar centrado en la contraccin de la musculatura esqueltica
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Este ltimo es muy rico en mitocondrias, que son los elementos encargados de la sntesis de sustancias macrorgicas, tales como la fosfocreatina, el ATP y otras que proporcionan la energa necesaria para la contraccin muscular. Las fibras estn limitadas por una membrana celular o sarcolema y, casi la generalidad de ellas se extiende a lo largo de todo el msculo.
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ESTRUCTURA DEL MSCULO ESQUELTICO.- Las unidades estructurales del msculo son las fibras musculares, las cuales contienen un nmero elevado de miofibrillas inmersas en el sarcoplasma o lquido intracelular.
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En la superficie del sarcolema descansan una o ms terminaciones nerviosas procedentes de las neuronas motoras, que son los conductos a travs de los cuales viajan los potenciales de accin Cada fibra puede estar relacionada de esta manera, con varias motoneuronas y, ellas a su vez inerva varias fibras; este ltimo conjunto constituye lo que se denomina unidad motora23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
MECANISMOS DE LA CONTRACCIN MUSCULAR
Los mecanismos moleculares que
conducen al proceso de la contraccin muscular son muy homogneos an cuando los msculos desempeen funciones diversas.
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La contraccin muscular es el
proceso que puede ponerse de manifiesto macroscpicamente por una variacin en la tensin que desarrolla el msculo sin modificaciones de su longitud, o por acortamiento de este frente a una fuerza de valor constante, originndose as las contracciones isomtrica e isotnica respectivamente.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
A nivel molecular, ha siso
observado que no existe acortamiento de los miofilamentos en ninguno de los dos tipos de contracciones referidas, lo cual se puede comprobar por medio del microscpico electrnico.
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En algunos msculos su accin se desencadena voluntariamente y produce contracciones y relajaciones que podran considerarse extraordinariamente rpidas. Mientras otros se contraen y relajan con lentitud y regularidad, como los intestinales el cardaco que se contrae y relaja con un ritmo constante a lo largo de toda la vida.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
Los mecanismos de la contraccin fueron estudiados en una serie de experimentos. As por ejemplo: Si mantenemos el msculo durante algunas semanas en glicerina, se consigue extraer sus molculas. Quedan slo unas pocas protenas estructurales, ya que todos los elementos solubles han sido eliminados o desnaturalizados.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
En ese estado, el msculo se contrae si lo introducimos en una solucin fisiolgica a la que hemos aadido jugo muscular, que puede incluso haber hervido .
Por lo que se concluye que la contraccin solo requiere las protenas estructurales y algunos componentes de pesos moleculares bajos y resistentes al calor.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
La contraccin muscular transforma la energa qumica en trabajo mecnico y en calor, La contraccin es consecuencia de la forma y composicin qumica del msculo, en la que intervienen: La miosina, que participa en la hidrlisis del ATP y constituye los filamentos gruesos, representa el 60% del total de las protenas musculares, con un dimetro de 11 nm
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La actina, que forma los filamentos finos y representa el 12% del total de las protenas musculares, con dimetro de 4 nm (
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El glicgeno, proveniente de la agregacin de la glucosa sangunea;El ATP, iones Ca+ y Mg+ y la creatina fosfato, cuyos enlaces son altamente energticos.
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La miosina y la actina, son las protenas que se deslizan durante la contraccin muscular.
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Si se tratan por separado a la miosina o a la actina con ATP y en presencia de iones divalentes no se produce superprecipitacin. Esta superprecipitacin que recibe el nombre de actomiosina, solo se forma si mezclamos las dos molculas y aadimos ATP e iones.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
Se concluye que el mecanismo bsico
de la contraccin muscular consiste en la accin conjunta de estas dos protenas en presencia de ATP y cationes divalentes. En la contraccin se producen reacciones termoqumicas que dan lugar a los fenmenos fsico-qumicos, como son:
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Aumento del consumo de oxgeno Disminucin del glicgeno y aumento del cido lctico muscular Liberacin de calor. El estado de contraccin es seguido por los de relajamiento y recuperacin.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
Segn el modelo propuesto por HANSON y HUXLEY, los filamentos de actina y miosina se deslizan unos respecto a otros durante la contraccin muscular, sin que vare la longitud de los mismos. El deslizamiento es el resultado de los enlaces o puentes que los filamentos forman y desdoblan. La formacin de enlaces entre la miosina y la ATP-asa es decisiva, pues forma un puente transversal con la actina F23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
En la hidrlisis del ATP, los puentes giran aproximadamente 45 por lo que el filamento de actina se desliza con respecto a la miosina, con el acortamiento del sarcmero. A continuacin, se desdobla el enlace entre la miosina y la actina; el filamento de miosina retorna a su posicin inicial con otro giro de 45. Para reiniciar el proceso,23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
Los cationes bivalentes Ca++ y Mg++ desempean un papel importante en la formacin y desdoblamiento de los enlaces as: La ATP-asa solo hidroliza el ATP en presencia de iones Mg++. La activacin del centro de la ATP-asa requiere la presencia de iones Ca++que se encuentran unidos a la tropomiosina de la actomiosina. Si se extraen estos iones Ca++ no se realiza la hidrlisis del complejo ATP-Mg++.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
El complejo ATP-Mg++ origina la
disolucin del precipitado y la relajacin del msculo tratado con glicerina. Al aadir simultneamente ATPMg++ e iones Ca++ se refuerza la precipitacin dando lugar a la contraccin del msculo tratado.
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Se puede concluir que un aporte de iones Ca++ al sistema formado por actomiosina y ATP-Mg++ da origen a la contracin, mientras que la falta de Ca++ conduce al relajamiento del sistema.
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MSCULO EN REPOSO El ATP se encuentra unido a la miosina y se combina con la actina debido a la repulsin electrosttica entre el extremo libre del ATP y ciertas regiones de la miosina, por sta razn el ATP se mantine estirado y formando ngulos con la direccin de los filamentos.
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En la fase de excitacin, los dos tipos de filamentos estn enlazados por una serie de puentes transversales, en los que interviene el ATP. Este se hidroliza por la accin de la miosina y libera la energa que utilizar el msculo durante la contraccin.
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Los retculos sarcoplasmticos liberan el Ca++, que se ubica en ciertos puntos de la actina y en el extremo libre del ATP, dando lugar a la formacin de los puentes y reordenamiento de las fuerzas elctricas.
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Desaparece la repulsin que mantena estirada a la molcula de ATP y ste tiende a contraerse, provocando la disminucin de la longitud del sarcmero, dando lugar a la contraccin. El puente se rompe y el ATP es re generado por el fosfato de creatina; por lo que aparece nuevamente tenso, inclinado y dispuesto a formar un nuevo puente con otro in de Ca++ para proseguir con la contraccin.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
Luego de un tiempo muy corto, el Ca++ es eliminado del proceso, y es reabsorbido por el retculo sarcoplasmtico, lo que da lugar a la ruptura de los puentes y el msculo entra en estado de relajacin. La hidrlisis del ATP significa la ruptura del equilibrio que mantiene con la miosina el reposo muscular.23/01/2012 Biofsica Dra. Marcia Zapata MSc.
El ATP acta como un plastificante que proporciona la elasticidad a la masa muscular. El potencial de transferencia de grupo del ATP genera un fosfato orgnico que se incorpora al ciclo metablico del glicgeno
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