En esta nueva entrada en mi blog, quiero hablaros de cómo transforma el cuerpo la energía (ATP) en movimiento muscular. Si quieres conocer mejor cómo se obtiene el ATP de los alimentos, te recomiendo que leas mi anterior artículo: Cómo se obtiene el ATP, la energía que mueve al Runner.
Las moléculas de ATP obtenidas a partir del metabolismo de los alimentos son utilizadas por el organismo entre otras muchas actividades fisiológicas, para producir los movimientos de contracción y relajación muscular, imprescindibles para poder movernos o correr.
Dos son los principales procesos que ocurren en nuestro cuerpo, en los cuales es fundamental la presencia de moléculas de ATP: la transmisión de los impulsos nerviosos y la contracción muscular.
La transmisión de los impulsos nerviosos
La información desde el cerebro a los músculos se transmite a través de cambios de polaridad o diferencia de potenciales electricos, manifestándose en forma de impulsos nerviosos entre ambos lados de las membranas de las neuronas. El origen de estos potenciales es debido a la presencia sobre la membrana celular de canales de fuga de sodio, de potasio y de la bomba de sodio-potasio que alteran la concentración iónica en contra del gradiente de concentraciones.
Potencial de reposo en la membrana
Para alcanzar este potencial deben entrar en juego los canales de sodio-potasio que son permeables a estos iones y la bomba de sodio-potasio, una proteína “transmembranal” que juega un papel fundamental, tanto en la producción y la transmisión de los impulsos nerviosos, como en la contracción de las fibras musculares y otros procesos celulares.
Bomba de Sodio-Potasio, por Teodoro Vázquez en blogdelrunner.com
La proteína “transmembranal” de la bomba de sodio-potasio se activa a través de la enzima ATPasa, la cual actuando sobre el ATP obtiene la energía necesaria para conseguir bombear nutrientes al interior del citoplasma en contra del gradiente de concentraciones. Cuando se alcanza un valor determinado de potencial se dice que la neurona se encuentra en potencial de membrana en reposo, este potencial es el necesario para que la neurona reciba el impulso nervioso.
Potencial de acción en la membrana
Cuando esto ocurre la membrana se despolariza y se abren de nuevo los canales de sodio, es entonces cuando los iones de sodio pueden volver al interior, cambiando la polaridad que ahora será más electropositiva en el interior. Cuando se alcanza un valor determinado de potencial se dice que se ha alcanzado el potencial de acción. En este preciso instante se produce la transmisión del impulso nervioso a la siguiente neurona.
Inmediatamente la célula debe repolarizarse alcanzando el valor del potencial que tenía inicialmente antes de recibir el impulso nervioso, es decir debe alcanzar el potencial de reposo. De esta forma se va propagando el impulso nervioso de una neurona a otra y transmitiendose las ordenes a las fibras musculares para que se contraigan o si distiendan.
Contracción muscular
Las fibras musculares están compuestas por una superposición de filamentos gruesos y delgados conformando zonas y bandas que dan lugar a estrías.
Estos filamentos están formados por las siguientes proteínas que clasificamos según su acción:
- Contráctiles: la miosina y la actina, generadoras de la contracción
- Reguladoras: la troponina y la tropomiosina, encargadas de activar y desactivar el proceso de la contracción.
- Estructurales: titina, miomesina, nebulina, encargadas de alinear y conectar los filamentos.
El impulso nervioso enviado desde el cerebro a las fibras musculares con las oórdenes para que se activen, viaja hasta hacer sinapsis con la neurona motora que está en íntimo contacto con la fibra muscular.
Cuando el potencial de acción llega al terminal presináptico, hace que se abran los canales de calcio aumentando la permeabilidad a estos iones a través de la membrana, a su vez la presencia del ión Ca+ hace que se libere el neurotransmisor Acetilcolina de las vesículas.
Cuando se difunde la Acetilcolina en la membrana de la fibra muscular, provoca en esta un aumento de la permeabilidad de los canales de Na+. El desplazamiento del Na+ produce una despolarización de la membrana postsináptica de la célula generando un potencial de acción postsináptico que se propaga por la membrana de la célula muscular, este potencial de acción permite la apertura de los canales de calcio del retículo sarcoplasmático.
Transmisión del Potencial de Acción desde el terminal neuronal hasta el interior de la fibra muscular, por Teodoro Vázquez en blogdelrunner.com
Los iones Ca+ llegan a los filamentos de actina y miosina del sarcómero haciendo rotar el complejo formado por la troponina-tropomiosina, dejando libres los puntos de unión de la miosina con la actina. Produciéndose en este preciso instante el deslizamiento de los filamentos de actina y miosina por la acción de las cabezas de los filamentos de miosina sobre la actina.
Contracción y relajación de los filamentos de actina y miosina, por Teodoro Vázquez en blogdelrunner.com
El ciclo de la contracción y relajación se realiza a través de las etapas siguientes:
- La cabeza del filamento de miosina se engrosa y carga de energía a través de la hidrólisis del ATP para obtener ADP+Pi + Energía.
- La cabeza de la miosina cargada de energía se adhiere al punto de unión con la actina, esta interacción de la actina y la miosina se conoce con el nombre de puentes cruzados.
- Seguidamente se produce la liberación de ADP +Pi. y el puente cruzado.
- Este deslizamiento de la cabeza de la miosina entre un punto de unión y el siguiente se conoce con el nombre de golpe activo. La cabeza del filamento permanece firmemente acoplada al punto de unión con la actina, hasta que otra molécula de ATP incide sobre la cabeza haciendo que se desacople.
- Si los potenciales de acción se continúan propagando, los canales de calcio permanecen abiertos y el ATP disponible, se sigue realizándose la hidrólisis del ATP y continua el proceso de contracción.
- Cuando los potenciales de acción dejan de llegar se cierran los canales de calcio y el calcio del retículo sarcoplamático sale del mismo a través de la bomba de trasporte activo de calcio, con lo cual los complejos de troponina-tropomiosina vuelven a ocupar su posición inicial, el ciclo se cierra y el músculo se relaja.
Contracción del Sarcomero, por Teodoro Vázquez en blogdelrunner.com
De esta manera culmina el proceso de contracción y relajación muscular que se repite millones de veces mientras nos movemos o corremos, y en el que es imprescindible la presencia de las moléculas de ATP para que se lleve a cabo.
Os dejo un vídeo resumen muy representativo sobre la contracción muscular:
Espero que os haya gustado el artículo de hoy. Si es así, por favor, haz clic en +1
Y como siempre cualquier duda o pregunta sobre este post me la podéis hacer llegar a través de las redes sociales o de los comentarios.
Muchas gracias y un saludo,
Teodoro Vázquez
Interesante..
Hola Anderson, gracias por tu comentario.
Me alegro de que te haya resultado interesante y espero que sigas leyendo las nuevas entradas.
Un saludo
Teodoro
Un saludo
Muy bien explicado, soy estudiante de medicina,china y me ha servido para mis clases de fisiología! Un saludo!
Hola Adriana, gracias por tu comentario.
Me alegro de que te haya resultado interesante y espero que sigas leyendo próximas entradas, que espero te resulten tan interesantes como esta.
Un saludo y gracias de nuevo.
Teodoro
Hola, muy interesante. Le hago una Consulta que ocurre cuando de repentinamente el ATP deja de actuar y ya se inicio el acortamiento del sarcomero. Muchas gracias saludos.
Hola Cinthia, gracias por el comentario.
Como sabemos el ATP es usado por el músculo tanto para realizar la contracción como en la relajación, si dejase de estar disponible después del acortamiento del sarcómero, esto tendría como resultado que no se podrían romper los puentes cruzados y tampoco se podría remover el Ca++ liberado; es decir que el músculo quedaría contracturado. Es decir, esta circunstancia daría lugar a una posible lesión.
Un saludo.
Teodoro
Hola Buena Noche!!! Cordial saludo
Gracias por transmitirnos su conocimiento, me ha sido muy útil para mi labor que desempeño
Un abrazo
Hola Alcira, gracias por tu comentario.
Me alegro de que te haya resultado útil para tu desempeño y espero que igualmente te sigan resultando útiles las próximas entradas.
Un saludo
Me gustaría saber como es que interviene la glucosa en la contracción muscular, el ácido láctico y el ácido pirúvico
Hola Ángeles. Gracias por el comentario.
Siento no poder ofrecerte algo más detallado, este es el artículo sobre este tema en el blog. Va dirigido fundamentalmente hacia la actividad deportiva.
Un saludo