Contracción de la fibra muscular o de los sarcómeros
La característica fundamental de los músculos es la capacidad de sus células de cambiar de tamaño. Los miocitos o fibras musculares, pues así se llaman las células que forman el músculo, tienen un citoesqueleto muy especializado y organizado que mediante el gasto de grandes cantidades de energía permite el deslizamiento de unas cadenas de proteínas sobre otras propiciando el acortamiento o alargamiento de la célula. Puedes leer más en sus respectivos artículos que publicamos sobre los miocitos, el músculo esquelético y el músculo liso. El citoesqueleto de los miocitos está formado por actina y miosina, de los que también puedes leer más en sus artículos.
Foto de varios sarcómeros de una célula muscular
El sarcómero es la unidad mínima de proteínas que permite la contracción del miocito. Hemos hablado de él extensamente en su propio artículo aquí.
Rápidamente, La miosina forma filamentos que se llaman también filamentos gruesos, y la actina está formando otros filamentos lineales denominados finos. Múltiples filamentos de actina paralelos se unen en su extremo en el disco Z. Un sarcómero está formado de la siguiente forma: discoZ, filamentos de actina unidos a él, filamentos de miosina que interaccionan con filamentos de actina por ambos extremos, otra zona de filamentos de actina, y un disco Z al que se unen -al otro lado de cada disco Z se repite la misma configuración-.
Para entender mejor cómo se produce la contracción muscular, es importante tener en cuenta que la miosina y la actina no funcionan de manera aislada. Existen otras proteínas que juegan un papel crucial en este proceso. Entre ellas, la troponina y la tropomiosina son fundamentales para regular la interacción entre la miosina y la actina.
En estado de relajación, las fibras toman su tamaño máximo. Las fibras de actina y miosina no están apenas interaccionando y se encuentran separadas. Para que se de la contracción tiene que llegar un estímulo en forma de estímulo eléctrico, cambios en la concentración de Ca2+ dentro y fuera del RE de las células musculares. Cuando el calcio es liberado al citoplasma y entra desde el exterior de la célula, se une a la troponina, una proteína que recubre en estado de relajación a la actina. La unión troponina-Calcio permite la liberación de la tropomiosina dejando libres los lugares de interacción actina-miosina. En esas circunstancias las cabezas globulares de la miosina se unirán a la actina.
Los filamentos de miosina están formados por muchas moléculas de miosina que tienen su cabeza hacia los lados del filamento. Las cabezas de la miosina son capaces de unir ATP. Gracias a su capacidad ATPasa hidrolizan el ATP a ADP y con la energía resultante se modifica la forma de la proteína que “estira” la cabeza. De esta forma la miosina se une a la actina más allá de donde estaba en su estado relajado. En este momento la miosina unida a actina libera el ADP y rota, se recupera la estructura con la cabeza sin estirar. De esta manera las fibras de miosina se deslizan sobre las de actina y se acercan a los discos Z, generando la contracción.
La unión entre la actina y la miosina es muy fuerte energéticamente hablando. Si las señales de calcio persisten, la miosina es capaz de unir otra molécula de ATP. La unión del ATP promueve la separación entre actina y miosina. Si hay iones para la ATPasa volverán a hidrolizar ATP y la cabeza de la miosina volverá a realizar el movimiento hacia el interior de las fibras de actina. Si no hay señales de Ca2+, las fibras de actina se deslizarán recuperando la distancia entre los discos Z. RElajando el músculo.
Es importante destacar que la contracción y relajación muscular no es un proceso aislado, sino que se repite de manera cíclica durante la actividad muscular. Este ciclo de contracción-relajación es lo que permite a los músculos realizar una amplia gama de movimientos y funciones, desde levantar un objeto hasta mantener la postura corporal. Además, este proceso es esencial para funciones vitales como la respiración y la circulación sanguínea. Por lo tanto, una comprensión detallada de la contracción muscular puede proporcionar una visión valiosa sobre una amplia gama de procesos biológicos y patológicos.
