LA CONTRACCION MUSCULAR

LA CONTRACCION MUSCULAR
Si queremos estudiar el mecanismo de contracción muscular, el primer interrogante que nos plateamos es
¿quién da la orden de que se lleve a cabo y como esa orden llega hasta el músculo ¿ La primera respuesta
es muy sencilla, decide que se ha de realizar una contracción muscular el órgano de dirección de todas las
actividades vitales, es decir, el Sistema Nervioso. El proceso de conducción nerviosa lo veremos al
estudiar este sistema sin embargo, ahora nos interesa conocer como se ponen en contacto nervios y
músculos y como se transmite el impulso nervioso en esta zona neuromuscular.
UNIDAD MOTORA
Las encargadas de transmitir los impulsos nervioso y llevarlos hasta el músculo son las neuronas
motoras o motoneuronas, controladas a su vez por centros nerviosos superiores que regulan la respuesta
motriz. Los axones de las motoneuronas parten desde la medula espinal llegando hasta las fibras
musculares. Cada axón poco antes de conectar con estas fibras se divide y ramifica en muchos terminales,
cada uno de los cuales contacta con una fibra a través de una estructura llamada “ Placa Motora “. Al
conjunto formado por una motoneurona-α y las fibras musculares que inerva se le llama “ Unidad
Motora “ (U. M). El número de fibras que forman parte de la unidad motora es muy variable y depende
del tipo de músculo, en músculos que ejercen poca fuerza y requieren movimientos muy precisos como
los del rostro o de los dedos, el número de fibras de la U.M. es muy pequeño incluso de una sola fibra
inervada por la motoneurona, en otros músculos más grandes, que ejercen mas fuerza y menor precisión
el nº. de fibras de la U.M aumenta, pudiendo llegar hasta las 1500 ( como término medio en el cuerpo se
calculan unas 500.000 motoneuronas- α y unos 300 millones de fibras musculares motoras, sale una
media de 600 fibras / U.M )
CARACTERISTICAS DE LA UNIDAD MOTORA
1. Todas las fibras de la U.M son homogéneas en cuanto a propiedades histoquímicas, contractiles y
metabólicas
2. Las fibras de una misma unidad motora raramente están situadas una junto a otras, sino que se
distribuyen ampliamente a lo ancho de áreas del músculo. por lo que cada U.M comparte un área del
músculo con otras
3. Las U.M situadas en cada área muscular pueden pertenecer a todos los tipos representados en ese
músculo
4. El número de fibras por U.M es muy variable: de una a 1500
5. Las diferencias básicas entre U.M depende de las propiedades contractiles de sus fibras
6. Contracción siguiendo la “ Ley del todo o nada”. Cuando una neurona envía un influjo nervioso,
todas las fibras musculares pertenecientes a esa U.M se contraen, permaneciendo las restantes en
reposo.
Según la intensidad del influjo nervioso se pueden obtener dos respuestas
• Si la intensidad es inferior al “Umbral de Excitabilidad ” de las fibras, estas permanecen inactivas
( descontraidas )
• Si es igual o superior al Umbral de Excitabilidad todas las fibras afectadas se contraen con el
máximo de intensidad
Es decir, es músculo puede desarrollar distintos grados de tensión, no a costa de la contracción
parcial de todas sus fibras, sino por la contracción completa de un número variable de fibras. A
este comportamiento se le denomina ley del Todo o Nada
MECANISMO DE TRANSMISION NEUROMUSCULAR DEL IMPULSO NERVIOSO
El impulso nervioso o potencial de acción se transmite través del axón de la motoneurona, cuando
llega al final del mismo provoca que se vierta al espacio sináptico la acetilcolina que contienen las
vesículas sinápticas. La acetilcolina “flota” en la sustancia del espacio sináptico y llega hasta el
sarcolema de la fibra, donde existen una serie de receptores que al unirse con la acetilcolina provocan la
despolarización de la membrana que se transmite hasta el sarcoplasma a través del retículo
sarcoplasmático.
Una vez realizada la transmisión a través del espacio sináptico, unos enzimas se encargan de romper (
hidrolizar ) la acetilcolina y dejar libres de nuevo los receptores para recibir nuevos impulsos
MECANISMO DE CONTRACCIÓN MUSCULAR
Cuando el músculo está relajado la Troponina se mantiene unida a la
Tropomiosina ( por la zona T) y a la Actina ( por la zona I ) de tal forma que tapa
los sitios de unión de actina y miosina.
Cuando llega hasta la fibra muscular el estímulo a través de la motoneurona se
produce la despolarización del sarcolema que se transmite hasta las miofibrillas a
través del sistema de túbulos ( sistema T ) del retículo sarcoplásmico. cuando el
retículo sarcoplásmico se despolariza el Ca2+ que contiene en sus cisternas
terminales se vierte en el citoplasma donde se unirá con la Troponina ( en la zona
C ), esta unión hace que se debilite el enlace entre troponina y actina y permite que
la tropomiosina se desplace lateralmente y deje al descubierto el sitio activo donde
la actina se une con la miosina. Por cada Ca2+ que se une a la troponina se destapan
7 sitios de enlace para la miosina.
Es ahora cuando las cabezas de moléculas de miosina se unen a los sitios de
enlace de actina y una vez unidos las cabezas de la miosina actúan como
bisagras desplazándose y arrastrando a la cadena de actina (golpe activo, con
gasto de ATP ) para después romper espontáneamente este enlace y saltar hasta
el sitio de unión siguiente.
De esta forma se produce el desplazamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina. La
anchura de las bandas A permanece constante mientras que las líneas z se juntan, se produce así la
contracción Muscular por la suma del acortamiento individual de cada sarcómero que se acorta entre
un 30 y 50 %.
Relajación Muscular
Una vez realizada la contracción, si no hay nuevos impulsos nerviosos que determinen la repetición del
proceso visto. el Retículo sarcoplásmico comienza a reacumular Ca2+ que pasa desde el sarcoplasma en
un proceso que se realiza contra gradiente y requiere gasto de ATP. así pues, tanto la contracción
muscular para mantener los enlaces actina-miosina como la relajación para reacumular Ca2+ en la
cisternas del retículo necesitan energía.
Cuando la concentración de Ca2+ en el sarcoplasma es lo suficientemente baja, la troponina queda libre de
su unión con el Ca2+ , se une fuertemente a la actina, la tropomiosina recupera su posición inicial
bloqueando los sitios activos de la actina. se rompen los enlaces actina-miosina y el sarcómero recupera
su longitud inicial.
Si el proceso de entrada de al R. sarcoplásmico es inhibido por alguna causa aunque no haya nuevos
impulsos nerviosos la relajación no se produce. Esto es lo que ocurre en actividades deportivas cuando el
músculo esta muy fatigado y escasea el ATP. el Ca2+ permanece en el sarcoplasma y se produce una
contracción mantenida de forma involuntaria. Son los conocidos calambres.
También nos sirve para explicar el Rigor mortis o rigidez cadavérica que hace que apenas transcurridos
unos minutos después de la muerte todos los músculos mantengan una fuerte contracción ( calambre
eterno?? )
DESARROLLO GRADUAL DE LA FUERZA DE CONTRACCION
Un músculo cuando se contrae, no lo hace siempre con la misma intensidad, el biceps no ejerce la misma
fuerza cuando levanta un vaso de agua que vamos a beber que cuando hacemos flexiones suspendidos en
una barra, la intensidad de la contracción se adapta a la carga de trabajo. Esta adaptación de la fuerza
generada a cada situación se puede conseguir mediante dos mecanismos
•
•
Reclutamiento o sumación de unidades motoras
Sumación temporal: tétanos fisiológico
1. Reclutamiento o Sumación de unidades motoras
Consiste en estimular un numero de Unidades Motoras creciente, acorde con la carga de trabajo. Al
estimular a la vez diferentes unidades, la fuerza individual de cada una se suma a la de las demás, y el
resultado es un aumento gradual de la fuerza generada por el músculo. Este proceso de reclutamiento
no es aleatorio de forma que cuando el trabajo muscular es poco intenso, las unidades que primero
intervienen son las de características lentas y a medida que la exigencia aumenta, van participando
cada vez en mayor nº las fibras rápidas
2. Sumación temporal: Tétanos fisiológico
La duración de un estímulo nervioso es de unos 5 msg, mientras que la contracción muscular tarda
entre decenas y centenas de msg. en este desfase se apoya el fenómeno de la sumación de ondas o
sumación temporal. Cuando llega el primer estímulo nervioso activa la unidad motora y esta se
contrae, si llega un segundo estímulo de intensidad suficiente a pesar de que la unidad no se haya
relajado por completo, se produce un nuevo proceso contractil que se superpone al anterior
Para alcanzar los niveles requeridos de intensidad y duración de la contracción, es preciso que se
produzca un efecto de sumación temporal de los estímulos que llegan, lo que se logra gracias a la
emisión de potenciales de acción sucesivos a una elevada frecuencia, desde la motoneurona a las fibras
inervadas. De esta manera, cada nuevo estímulo llega antes de que se produzca la relajación de la fibra
(completa o parcial) y, por lo tanto, adiciona su efecto contráctil al inmediato precedente. Cuando la
frecuencia de los estímulos es alta y no permite entre ellos la relajación muscular las contracciones se
fusionan unas con otras y se llega a una contracción mantenida conocida como Tétanos. (fig. A
través de este efecto, que se denomina tétanos fisiológico, característico del músculo estriado, se
pueden alcanzar niveles altos de tensión proporcionalmente a la frecuencia de la descarga y permiten
realizar contracciones sostenidas por largos periodos de tiempo.
TIPOS DE CONTRACCION
La fuerza física se manifiesta a través de la contracción muscular entendiendo como tal el
desarrollo de la tensión dentro del músculo y no necesariamente el claro acortamiento del mismo.
En función de la relación existente entre tensión desarrollada y la resistencia a vencer, podemos
establecer los siguientes tipos de contracción muscular:
CONTRACCION TONICA (Tono muscular)
Se define clásicamente como “ un estado de semi - contracción permanente del músculo”. Se trata de un
fenómeno complejo en el que el sistema nervioso mantiene en contracciones intermitentes a distintas
unidades motoras del músculo. Es lo que se conoce como una activación asincrónica de las UM. que
permite mantener una tensión muscular homogénea en el tiempo mediante una contracción intermitente
de las UM que les permite evitar la fatiga. El tono muscular permite mantener la actitud, como acción
refleja frente a la acción de la fuerza de gravedad ( tono de sostén) y se mantiene incluso en periodos de
reposo o sueño ( tono de reposo )
CONTRACCION FASICA
Responsable de todos los movimientos voluntarios o automáticos teniendo siempre de fondo la
contracción tónica.
Contracción Isotónica:
Es un tipo de contracción en el que la fibra muscular, además de contraerse, modifica su longitud.
En este tipo de contracción la tensión necesaria del músculo para elevar un peso se obtiene
activamente en el elemento elástico. Esta tensión permanecerá constante durante toda la contracción,
mientras que exteriormente el músculo se acorta visiblemente.
No hay que olvidar que la tensión desarrollada por él corresponde exactamente a la magnitud de la carga.
Contracción Isotónica Concéntrica:
Durante la contracción se produce un acortamiento de la longitud
del músculo, una aceleración y se realiza un trabajo positivo. Así mismo
se desarrolla mayor energía.
Contracción Isotónica Excéntrica:
Durante la contracción aumenta la longitud del
músculo, éste se alarga, produciendo un frenado del
movimiento y un trabajo por tanto negativo.
Contracción Isométrica ( Estática )
No existe manifestación externa del movimiento, ya que la tensión que
el músculo desarrolla es igual o inferior a la resistencia que se le opone.
Así pues las contracciones isométricas, tienen lugar cuando el músculo
ejerce fuerza contra un peso u objeto inamovible ( empujar una pared).
El músculo conserva la misma longitud y desde el punto de vista físico
no realiza ningún trabajo (W = 0 ). Su tensión va aumentando hasta alcanzar su valor máximo. La
energía que desprendería como trabajo mecánico se disipa como calor.
CONTRACCIONES AUXOTÓNICAS:
Son contracciones mixtas en las que durante el acortamiento del músculo
se producen simultáneamente una contracción isotónica y una contracción
isométrica. Al avanzar el proceso de contracción se acentúa más la parte
isométrica Ejemplos: Trabajo con gomas extensoras o movimiento de
tensar un arco.
Lamina:
MECANISMO DE LA CONTRACCION MUSCULAR
DISPOSICION DE LA ACTINA, TROPONINA Y TROPOMIOSINA SIN PRESENCIA DE Ca
EN EL SARCOPLASMA.
Unión de las cabezas de Miosina
con los sitios activos de la
Actina
Movimiento en bisagra de las
cabezas de Miosina: llamado
golpe activo es responsable de 1
a 2 % de la contracción del
sarcómero
Salto de las cabezas de miosina
al siguiente sitio de unión de la
actina
Lamina:
LA UNIDAD MOTORA
CARACTERISTICAS DE LA U.M.
1. Todas las fibras son homogéneas
2. las fibras no están juntas sino
distribuidas por el músculo
3. Las U.M de un área muscular pueden
pertenecer a todos los tipos de ese
músculo
4. entre 1 y 1.500 fibras / U.M
5. La diferencia entre fibras de ≠ U.M
son las propiedades contractiles
6. Las fibras de la U.M se contraen
siguiendo la ley del todo o nada