Algunas fibras musculares se clasifican en rápidas y lentas, por ello, el trabajo muscular no es ni continuo ni uniforme. Las respuestas a los cambios del entorno no son y no pueden ser iguales, ni de la misma intensidad.

Una respuesta rápida e intensa, como la que lleva a la captura de una presa, exige un tipo de trabajo muscular diferente al que se necesita en una migración.

Los músculos de un atleta de fondo han de tener capacidades distintas a las de un levantador de pesas. Mientras el primero realiza un trabajo sostenido, el último hace un gran esfuerzo en poco tiempo. Los músculos encargados de mantener la postura del cuerpo, tienen un trabajo constante que no tienen los músculos de las piernas encargados del desplazamiento.

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Las diferencias que existen entre la cantidad de glucógeno almacenado en el sarcoplasma de la fibra y la capacidad de obtener y retener oxígeno, es decir, la cantidad de mioglobina del sarcoplasma, son las que determinan el tipo de fibra muscular, por eso hay fibras que se especializan en dar respuestas rápidas y fuertes o en responder de manera lenta y sostenida.

Sin embargo, todos los músculos están formados por tres tipos de fibras que se distinguen por su diámetro y color: gruesas y blancas, delgadas y rojas e intermedias y rosadas, y cada una de estas fibras tienen una velocidad de contracción diferente, las blancas y rosadas son rápidas en tanto que las rojas son lentas. Su activación en el músculo no es sincrónica, primero se activan las rojas y al final las blancas.

Tampoco están en la misma proporción en todos los músculos, las blancas abundan en el brazo, en tanto que las rojas son abundantes en el cuello, formando los músculos que sostienen la cabeza erguida, en las piernas abundan las rosadas.

La función del ATP y de las proteínas es de suma importancia para varios procesos reguladores del organismo. Pero ¿qué influencia tienen el ATP y las proteínas durante la movilidad voluntaria de los músculos estriados?

Cuando tienes el deseo de mover el brazo de inmediato se envía una señal, a las neuronas motoras que salen de la médula espinal, para que se vayan ramificando hasta llegar a las fibras musculares del brazo, lo que de inmediato provoca que se inerven y se contraigan, lo que te lleva a mover el brazo. Lo mismo sucede con cualquier deseo voluntario e involuntario para realizar este tipo de acciones.

Al trabajo en conjunto, entre la neurona y las fibras musculares que inerva se le ha denominado unión neuromuscular, que consiste en una sinapsis química donde los axones (terminaciones de la neurona) pierden su capa de mielina y se dividen para ubicarse en hendiduras superficiales que tiene la fibra muscular.

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Excitación neuromuscular

La unión neuromuscular la podemos dividir en presináptica y postsináptica, esta última posee una lámina basal donde penetran regularmente los llamados surcos postsinápticos que, penetran en la fibra muscular, conformando la placa motora. En la zona donde se contacta la fibra, la rama de la neurona forma una dilatación conocida como la hendidura sináptica primaria, que es revestida por el sarcolema. Esta hendidura puede ramificarse y originar hendiduras secundarias.

La conformación de esta estructura, permite que la señal que llega al punto de la fibra muscular, pase y se propague al resto de las fibras musculares que se unen por esa placa basal. Es importante recordar que la sinapsis que se produce en la unión neuromuscular es química, por lo cual se tienen vesículas en la membrana presináptica y receptores específicos en la membrana postsináptica.

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Neurotransmisores

Acetilcolina

¿Qué es la acetilcolina y cuál es su función durante la excitación del músculo? Para entender cómo es que el estímulo nervioso pasa a las fibras musculares debemos conocer la función de la acetilcolina.

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A. En estado de reposo, las vesículas están ancladas a los microtúbulos.

B. Cuando llega un potencial de acción, se abren los canales de calcio.

C. Las vesículas se desplazan hacia la membrana plasmática.

D. Se unen con el complejo de anclaje de proteínas.

E. Se libera el neurotransmisor.

F. Se reciclan las vesículas.

La acetilcolina es una molécula que químicamente está definida como una amina, de peso molecular bajo y funciona como un neurotransmisor. Es importante destacar, que los neurotransmisores deben ser liberados desde la membrana presináptica, en el espacio llamado sinapsis y difundidos a la hendidura sináptica, para que se puedan unir a los receptores de la membrana postsináptica.

Cuando el potencial de acción llega al extremo del axón, el cambio de voltaje (cambios entre el Na y el K) abre los canales de calcio que permiten la movilización de las vesículas que contienen el transmisor y para la fusión eventual con la membrana sináptica y la liberación de neurotransmisor.

En las uniones neuromusculares entre los nervios y las células musculares esqueléticas, gran número de vesículas descargan a la vez un impulso que puede ser suficiente para estimular la contracción de la célula muscular.

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La acetilcolina tiene varias funciones, además de actuar en las uniones neuromusculares, también estimula el sistema parasimpático, disminuye el ritmo cardiaco, la bronconstricción y estimula la musculatura lisa intestinal. Se sintetiza a partir de la colina por la enzima colina acetil transferasa, su acción es finalizada por la acetilcolinesterasa.

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El hecho de generar un potencial que rebase el umbral produce una gran cantidad de placa terminal, que consiste en un cambio en la polaridad de la membrana de la célula muscular, inducida por la liberación de acetilcolina. Normalmente, este estímulo es suficiente para iniciar un potencial de acción que se propaga a lo largo de las fibras musculares, con la correspondiente salida de calcio.

En el caso de los receptores para los músculos se le conocen como nicotínicos (por responder a la nicotina), cuando se unen a la acetilcolina se abre un poro que permite el paso del Na⁺ y el K⁺, como su acción en el canal es directa, la acción es rápida. Los iones sodio serán bombeados nuevamente hacia fuera, estableciéndose la distribución original de los iones Na⁺ y K⁺ de la membrana que ahora estará en reposo.

Acción del calcio

Considerando el número enorme de contactos que se establecen entre las neuronas, es sorprendente el número tan pequeño de moléculas que la naturaleza ha diseñado para transmitir los cientos de miles de mensajes entre las neuronas. En párrafos anteriores describimos cómo una neurona, después de integrar todos los mensajes que recibe, puede transmitir su propio mensaje a la célula con la que se comunica. Este mensaje es llevado por el neurotransmisor químico, también llamado mensajero químico.

Una vez que los neurotransmisores (sustancias sencillas, como la acetilcolina, que es el transmisor de las órdenes que las neuronas dan a los músculos voluntarios) han salido de la presinapsis, cruzan el espacio sináptico, y ya en la membrana de la neurona postsináptica interactúan con una proteína, el receptor, que se halla inserto en la membrana y que los reconoce, casi como una cerradura reconoce una sola llave.

En ocasiones, los receptores son, en sí mismos, canales a través de los cuales pasan los iones, lo que equivale a decir que cada receptor abre una sola puerta a los iones que representarán el mensaje de la neurona presináptica. Es ésta una comunicación rapidísima que dura sólo milésimas de segundo. Otras veces, lo que hacen los receptores una vez activados por su interacción con el transmisor (es decir, cuando la llave abrió la cerradura) es desencadenar una serie de reacciones químicas, mediadas por lo que se llaman segundos mensajeros (los primeros son los neurotransmisores) que llevan al resultado final que, en vez de abrir una sola puerta para la entrada de los iones, abren muchísimas al mismo tiempo. Aunque más lenta, dura solo algunos segundos, esta comunicación a través de los segundos mensajeros es finalmente, mucho más eficiente.

Los segundos mensajeros son moléculas pequeñas como el calcio y algunos fosfoinosítidos y la comunicación entre los receptores y los segundos mensajeros la hacen moléculas más grandes, las llamadas proteínas G.

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El ion calcio o Ca²⁺: un lenguaje celular

Nuestro organismo está formado por millones de células entre las cuales debe establecerse comunicación. Los mensajeros encargados de esta comunicación son las hormonas, moléculas liberadas por ciertos tejidos, y los neurotransmisores, liberados por los nervios en la inmediación de otras células, estos mensajeros intercelulares (primeros mensajeros) deben usar un "lenguaje" o mensajero intracelular (segundo mensajero) que sea entendido por las estructuras de la célula de las que el organismo espera obtener una repuesta.

Pues bien, el ion Ca²⁺ es el sistema de señales intracelulares y es de gran importancia en algunas funciones celulares como en el proceso de excitación-contracción del músculo.

El calcio es un mensajero intracelular utilizado por determinados mensajeros extracelulares, actualmente sabemos que las señales de Ca²⁺ o cambios de [Ca²⁺] son responsables de funciones tan distintas como la contracción muscular, la comunicación entre neuronas, la muerte celular, entre otras.

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En el caso de la contracción del músculo estriado, esta se desencadena por un incremento de calcio, la relajación muscular depende del transporte activo de calcio hacia el retículo sarcoplásmico. La tasa de relajación muscular está directamente relacionada con la actividad de la ATPasa de calcio del retículo sarcoplásmico.

El retículo sarcoplásmico es rico en ATPasa de calcio, que bombea el calcio hacia el retículo sarcoplásmico, manteniendo el calcio citosólico en la célula muscular a concentraciones micromolares menores a l0-7 mol/L, al mismo tiempo, la concentración de calcio en el retículo sarcoplásmico es del orden de mmol/L, comparable con la del comportamiento plasmático.

Autoevaluación

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