Introducción a las bases moleculares de la fisiología molecular
En el presente seminario desarrollaremos todos los procesos que llevan a la contracción y relajación muscular. Nos interesará analizar microscópicamente tanto los procesos bioquímicos como la mecánica de la contracción en si misma, sin dejar de exponer el factor primario desencadenante de estos mecanismos: la señal nerviosa.
Musculo
Cuando nos referimos al músculo en términos generales estamos hablando de un tejido, es decir, de una composición de células que comparten una función particular, en este caso, la contracción. A estas células musculares (conocidas como miocitos) las encontramos rodeadas de sustancia intercelular y tejido conectivo. Por el tejido conectivo que circunda a los miocitos transcurren los vasos sanguíneos que proveerán los nutrientes necesarios para el metabolismo de estas células y recogerán los desechos producidos por su actividad.
El tejido muscular posee dos propiedades básicas
que lo distinguen de otros tejidos:
A) Es un tejido excitable, es decir que es capaz de generar potenciales de acción que, como veremos luego, resultanclaves para la contracción muscular.
B) Es un tejido que puede convertir la energía química provista por la hidrólisis del ATP en energía mecánica (trabajo, la contracción) y calor (energía inutilizada).
Funciones
Como antes mencionamos la actividad que realiza tejido muscular es la contracción y la relajación. Gracias a esto el músculo desarrolla diversas funciones en distintos sectores del organismo:
a)Locomoción: la actividad muscular nos permite desplazarnos b) Evacuación del contenido de las vísceras: la contracción muscular permite vaciar el contenido de órganos como la vejiga o el estómago. c)Masticación, deglución: los movimientos que llevan a la formación del bolo alimenticio y su llegada al estómago son realizados por músculo. d)Regulación de la Presion Arterial: tanto las parerdes de los vasos sanguíneos como las del corazón estan constituidas por miocitos.
Tipos de contracción
Describiremos brevemente los dos tipos de contracción muscular que pueden llevarse a cabo.
La contracción isotónica es una actividad caracterizada por el acortamiento de músculo. Para considerar isotónica a una actividad muscular la carga utilizada debe ser constante.
La contracción isométrica es llevada a cabo por medio de una fijación de la fibra muscular. De este modo se impide acortamiento del músculo, manteniendo constante su longitud. En la actividad isométrica tensión muscular aumenta considerablemente.
El Miocito
El miocito o fibra muscular es una célula altamente especializada en la contracción con una elevada concentración de miofibrillas (entre cientos y millares). Su especialización tan extrema la ha llevado a perder su capacidad de dividirse: los miocitos no realizan mitosis.
Al analizar la morfología celular encontramos en el organismo dos tipos de músculo:
a. Estriado: Está caracterizado por poseer estriaciones transversales (formaciones solo visibles al Microscopio Óptico). Estas estriaciones se deben a la presencia de una estructura denominada Sarcómero que permite que la contracción sea más rápida.
Existen 2 tipos de músculo estriado: el Músculo Estriado Esquelético y el Músculo Estriado Cardíaco. Al esquelético lo encontramos constituyendo todos los músculos que nos permiten la locomoción y mantenernos erguidos. Su inervación es voluntaria, es decir que regulamos conscientemente su actividad. El músculo cardíaco es el que constituye las paredes del corazón, siendo responsable del bombeo de sangre a todo el organismo. En este caso su regulación es involuntaria.
b. Liso. Este tipo de músculo posee miofibrillas pero estas no se organizan formando Sarcómero. La contracción de este tipo de músculo es más lenta que la del estriado pero más resistente, más prolongada (por eso encontramos músculo liso formando las pare de órganos como el estómago o de los vasos, que poseen una actividad contráctil constante). Su regulación nerviosa es involuntaria (autonómica).
ATP
Antes de continuar, resulta necesario incluir una breve descripción de la moneda de intercambio de energía que utiliza nuestro organismo y, por consiguiente, el tejido muscular: el ATP.
La Adenosina Trifosfato es una Molécula con 2 enlaces de alta energía establecidos entre dos grupos fosfato. La ruptura de estos enlaces (por lo general por medio de la hidrólisis) produce la liberación de una gran cantidad de energía utilizada para el metabolismo de todas nuestras células, en todo el cuerpo.
Para la formación de ATP es necesaria la obtención de nutrientes por medio de la alimentación (fundamentalmente grasas e hidratos de carbono; en menor medida proteínas) y de Oxígeno proveniente del intercambio gaseoso a nivel de los pulmones.
Encontramos dos procesos que llevan a la síntesis de ATP: a) La Fosforilación Oxidativa que tiene lugar en las Mitocondrias (proceso lento pero perdurable) y b) La Glucólisis llevada a cabo en el Citoplasma (más rápida pero menos perdurable)
MODELO TEÓRICO
ORGANIZACIÓN DE MÚSCULO ESQUELÉTICO: EL SARCÓMERO
Características del Tejido Muscular
Para comprender el metabolismo del tejido muscular es necesario tener presentes todas las características de sus células, que enumeramos a continuación:
a. Alto nivel de especialización (contracción): la estructura bioquímica que permite esta contracción son las Miofibrillas.
b. No hacen mitosis ni se regeneran. La división celular está genéticamente inactivada.
c. Crecen a costa del aumento del volumen celular (hipertrofia). Esto sucede por un aumento en la velocidad de síntesis de proteínas (actina y miosina). En este caso que la velocidad de degradación de las proteínas se mantiene constante.
d. Las fibras musculares poseen una alta densidad de Mitocondrias (favoreciendo la fosforilación oxidativa) y de una proteína denominada Mioglobina (permite la fijación del Oxígeno). Estas dos características permiten una síntesis elevada y muy eficiente de ATP. No debemos olvidar que la contracción muscular implica la utilización de altos niveles de ATP.
e. En el citoplasma de los miocitos encontramos una formación conocida como Túbulos T. Estos túbulos constituyen una invaginación de la membrana celular. Hasta esta invaginación arriban las terminales nerviosas (axones de la motoneurona ) que van a transmitir el impulso eléctrico necesario para la contracción. La estructura formada por la terminal nerviosa y el túbulo T se denomina la Placa Motora.
f. El Retículo Sarcoplásmico (o retículo endoplásmico) está muy desarrollado en miocitos. Esta organela constituye el depósito intracelular de Calcio. Este ion es indispensable para la propagación de la señal necesaria para la contracción.
g. Las fibras (miocitos) se agrupan formando fascículos. Los fascículos se agrupan formando músculos.
Encontramos dos variedades de fibras musculares esqueléticas. Para realizar esta distinción es necesario analizar las células con un microscopio electrónico. - Tipo I: son células pequeñas. En su citoplasma encontramos numerosas Mitocondrias y abundante Mioglobina. Estos miocitos están muy irrigados , recibiendo grandes cantidades de O2. Estas características de la maquinaria celular implican que, en comparación con las células tipo II, la velocidad de hidrólisis del ATP sea baja. Por consiguiente su contracción es lenta. Sin embargo al poseer muchas reservas de ATP la contracción resulta persistente (mayor resistencia a la fatiga). La gran presencia de mioglobina le otorga una coloración rojiza. Encontramos grandes porcentajes de este tipo de fibra muscular en músculos antigravitatorios y de la postura.
- Tipo II: poseen un tamaño mayor. La cantidad de mitocondrias es menor, y su irrigación es menos profusa. Sin embargo poseen un gran Retículo Sarcoplásmico. Consecuencia directa de estas características es la rápida liberación del Calcio. Este hecho le otorga gran fuerza a la contracción. Las contracciones son en términos generales cortas e intensas. Existe una gran cantidad de enzimas glucolíticas para la liberación rápida de energía. El déficit de mioglobina existente se manifiesta en su coloración blanquecina.
Describiremos brevemente los dos tipos de contracción muscular que pueden llevarse a cabo.
Para comprender el metabolismo del tejido muscular es necesario tener presentes todas las características de sus células, que enumeramos a continuación: 
