¿Qué es la Teoría del Filamento Deslizante de la contracción muscular?
La teoría del filamento deslizante es la explicación de cómo los músculos se contraen para producir fuerza. Como hemos mencionado en páginas anteriores, los filamentos de actina y miosina dentro de los sarcómeros de las fibras musculares se unen para crear puentes cruzados y deslizarse entre sí, creando una contracción. La teoría del filamento deslizante explica cómo se forman estos puentes cruzados y la contracción posterior del músculo.
La Teoría del Filamento deslizante
Para que se produzca una contracción, primero debe haber una estimulación del músculo en forma de impulso (potencial de acción) de una neurona motora (nervio que se conecta al músculo).
La neurona motora individual más las fibras musculares que estimula, se llama unidad motora. La placa terminal motora (también conocida como unión neuromuscular) es la unión de las neuronas motoras axón y las fibras musculares que estimula.
Cuando un impulso llega a las fibras musculares de una unidad motora, estimula una reacción en cada sarcómero entre los filamentos de actina y miosina. Esta reacción resulta en el inicio de una contracción y la teoría del filamento deslizante.
La reacción, creada a partir de la llegada de un impulso, estimula las «cabezas» del filamento de miosina para llegar hacia adelante, unirse al filamento de actina y tirar de la actina hacia el centro del sarcómero. Este proceso ocurre simultáneamente en todos los sarcómeros, cuyo proceso final es el acortamiento de todos los sarcómeros.
La troponina es un complejo de tres proteínas que son parte integral de la contracción muscular. La troponina se une a la proteína tropomiosina dentro de los filamentos de actina, como se ve en la imagen de abajo. Cuando el músculo está relajado, la tropomiosina bloquea los sitios de unión de los puentes cruzados de miosina (cabezas), evitando así la contracción.
Cuando el músculo es estimulado para contraerse por el impulso nervioso, los canales de calcio se abren en el retículo sarcoplásmico (que es efectivamente un almacén de calcio dentro del músculo) y liberan calcio en el sarcoplasma (líquido dentro de la célula muscular). Parte de este calcio se une a la troponina, lo que provoca un cambio en la célula muscular que aleja la tropomiosina del camino para que los puentes cruzados se adhieran y produzcan contracción muscular.
En resumen, la teoría del filamento deslizante de la contracción muscular se puede dividir en cuatro fases distintas, estas son;
1. Activación muscular: El nervio motor estimula un potencial de acción (impulso) para pasar una neurona a la unión neuromuscular. Esto estimula el retículo sarcoplásmico para que libere calcio en la célula muscular.
2. Contracción muscular: El calcio inunda la unión de las células musculares con troponina, lo que permite que la actina y la miosina se unan. Los puentes cruzados de actina y miosina se unen y contraen usando ATP como energía (el ATP es un compuesto de energía que todas las células usan para alimentar su actividad, esto se discute con mayor detalle en la carpeta del sistema de energía aquí en ptdirect).
3. Recarga: El ATP se re-sintetiza (re-fabrica) permitiendo que la actina y la miosina mantengan su fuerte estado de unión
4. Relajación: La relajación ocurre cuando la estimulación del nervio se detiene. El calcio se bombea de nuevo al retículo sarcoplásmico, rompiendo el vínculo entre la actina y la miosina. La actina y la miosina vuelven a su estado libre haciendo que el músculo se relaje. Alternativamente, la relajación (falla) también ocurrirá cuando el ATP ya no esté disponible.
Para que se produzca una contracción del músculo esquelético;
1. Debe haber un estímulo neural
2. Debe haber calcio en las células musculares
3. El ATP debe estar disponible para energía
Por lo tanto, algunas cosas pueden detener una contracción;
1. Fatiga del sistema energético: No queda más ATP en la célula muscular, por lo que no puede seguir contrayéndose.
2. Fatiga del sistema nervioso: El sistema nervioso no es capaz de crear impulsos lo suficientemente o lo suficientemente rápido como para mantener el estímulo y provocar la liberación de calcio.
3. Control voluntario del sistema nervioso: El nervio que le dice al músculo que se contraiga deja de enviar esa señal porque el cerebro le dice que lo haga, por lo que no ingresarán más iones de calcio a la célula muscular y la contracción se detiene.
4. Información del sistema nervioso sensorial: Por ejemplo, una neurona sensorial (nervios que detectan estímulos como el dolor o el peso de algo) proporciona retroalimentación al cerebro que indica que un músculo está lesionado mientras intentas levantar un peso pesado y, en consecuencia, se detiene el impulso hacia ese músculo que le dice que se contraiga.
En el gimnasio o durante el ejercicio, prácticamente toda la fatiga muscular que se produce es fatiga del sistema energético. Es decir, el ritmo de trabajo en el músculo no puede mantenerse debido a que el ATP (energía) no puede ser proporcionada. El entrenamiento de fuerza e hipertrofia (entrenamiento para fortalecer o agrandar los músculos) son ejemplos principales de los tipos de entrenamiento que pueden causar insuficiencia muscular debido a la fatiga del sistema energético.