Aspectos neuromusculares de la contracción muscular
Conociendo a los actores del sistema nervioso que actúan al construir músculos
El sistema nervioso detecta estímulos internos y externos, tanto físico como musculares y glandulares. El está formado básicamente por células nerviosas, que se interconectan de forma específica y precisa, formando los llamados circuitos neurales.
Estructura de la neurona
Una neurona típica está formada por: cuerpo celular, axón y dendritas.
- El cuerpo celular contiene el núcleo que sale del cuerpo, donde se observa proyecciones celulares;
- Los dendritos que son prolongaciones más pequeñas en forma de ramificaciones (arborizaciones) emergen de pericario y del final del axón, siendo en la mayoría de las veces, responsables por la comunicación entre las neuronas a través de las sinapsis; que es una unión intercelular especializada entre neuronas; en estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso.
- El axón (fibras nerviosas) es la prolongación única y grande que aparece en el cuerpo celular.
El cuerpo celular es responsable por la conducción del impulso nervioso para la próxima neurona, pudiendo ser revestido o no por mielina. Generalmente, los impulsos que llegan al nervio de estímulos sensoriales o de neuronas adyacentes, típicamente entran en la neurona a través de los dendritos. Esas proyecciones transmiten entonces, los impulsos en dirección del cuerpo celular. El impulso eléctrico desencadena una serie de eventos celulares al llegar a la terminal nerviosa.
Estos procesos son mediados principalmente por el ión de Ca++ que penetra en la terminal nerviosa en función de la reducción de la diferencia de potencial en la membrana celular neural. La observación de las sinapsIs al microscópio electrónico revela que la estructura pre-sináptica es rica en pequeñas vesículas. Su forma, tamaño y propiedades químicas varían con la naturaleza química del neurotransmisor que ellas contiene. Cada vesícula contiene probablemente varios miles de moléculas del neurotransmisor, número este que equivale al quantum del neurotransmisor.
La conexión del neurotransmisor con los receptores en la membrana post-sináptica es responsable por la aparición de los potenciales post-sinápticos en miniaturas. (es un incremento temporal en el potencial de membrana postsináptica causado por el flujo de iones cargados). Cuando la membrana post-sináptica es despolarizada hasta el potencial umbral, hay disparo de un potencial de acción en esta membrana post-sináptica. De esta forma el impulso nervioso viaja en la neurona pre-sináptica hacia la neurona post-sináptica.
Los sitios receptores situados en moléculas protéicas de la membrana post-sináptica, tiene una estructura particular que les permite reconocer específicamente la molécula del transmisor. La combinación del transmisor con los receptores de la membrana post-sináptica produce una alteración de su configuración espacial. Esta alteración permite que el receptor abra canales específicos, modificando rápidamente la polaridad de la membrana.
Teoría de la contracción muscular
Un potencial de acción viaja a lo largo de un nervio motor hasta sus terminaciones en las fibras musculares; en cada terminación, el nervio secreta una pequeña cantidad de sustancia neurotransmisora, «la acetilcolina», que actúa sobre una área localizada en la membrana de la fibra muscular, abriendo muchos canales acetilcolina-dependientes dentro de moléculas protéicas en la membrana de la fibra muscular.
La apertura de estos canales permite que una gran cantidad de iones de sodio, fluya hacia dentro de la membrana de la fibra muscular, al punto terminal neural. Eso desencadena un potencial de acción en la fibra muscular. El potencial de acción cruza a lo largo de la membrana de la fibra muscular de la misma forma como el potencial de acción cruza por las membranas neurales.
El potencial de acción despolariza la membrana de la fibra muscular y también pasa hacia la profundidad de la misma, donde hace que el retículo sarcoplasmático libere hacia las miofibrilas gran cantidad de iones de calcio, que estaban almacenados en el interior del retículo sarcoplasmático. Los iones de calcio provocan grandes fuerzas atractivas entre los filamentos de actina y miosina, haciendo que ellos se deslicen entre sí, lo que constituye el proceso contractil.
- Después de una fracción de segundo, los iones de calcio son bombeados de vuelta hacia el retículo sarcoplasmático, donde permanecen almacenados hasta que un nuevo potencial de acción llegue.
- Esa eliminación de iones de calcio de la población de las miofibrilas, ponen fin a la contracción.
- Con el lugar de conexiones de ATP (adenosina trifosfato) libre, la miosina se conecta fuertemente a la actina.
- Cuando una molécula de ATP se conecta la miosina, la conformación de la miosina y el lugar de conexión se hacen inestables liberando la actina.
Cuando la miosina libera la actina, el ATP es parcialmente hidrolisado transformándose en ADP (adenosina difosfato) y la cabeza de la miosina se inclina hacia el frente. La religación de la actina provoca la liberación de ADP y la cabeza de la miosina se altera nuevamente, volviendo a la posición de inicio, lista para otro ciclo.
Glosario relacionado:
- Sinapsis: unión entre dos neuronas.
- Mielina: sustancia grasosa que aísla la membrana celular.
- Potencial de acción: es una despolarización rápida y sustancial de la membrana de la neurona.
- Retículo sarcoplasmático: sistema longitudinal de túbulos (tubos muy pequeños) que está asociado a las miofibrillas y almacena calcio para acción muscular.
- Actina: filamento proteico fino que actúa con filamentos de miosina para producir la acción muscular.
- Miofibrila: elemento contractil del músculo esquelético.
- Adenosina trifosfato (ATP): compuesto de fosfato de alta energía, con base en el cual el organismo obtiene su energía.
