¿Cómo funcionan los músculos?

El verano, esa época del año en la que nos gusta salir a la calle a disfrutar del sol resplandeciente sobre nuestra piel, donde la ropa sobra y la sustituimos por bañadores y cremas solares. Muchos nos preparamos para llegar al verano en forma. Es por ello que en febrero o marzo todos tenemos la misma ocurrencia genuina: “Mañana me apunto al gimnasio, ¡empieza la operación bikini!“. Y en efecto, nos apuntamos y vamos -solo el primer día- a ese sitio desconocido donde los músculos son los protagonistas, ya que son los causantes de todo el movimiento del recinto. Éstos actúan como motores encargados de levantar las pesas, pero ¿cómo funcionan? ¿Cómo es posible que la gente levante 40 Kg con un solo brazo?

Los músculos, siempre en pareja

La primera cosa que tenemos que tener clara para entender su funcionamiento es que el músculo solo puede contraerse. No tiene el poder de extenderse y volver por si mismo a su estado inicial. Es por ello que los músculos suelen organizarse en parejas, formadas por un músculo agonista y un antagonista. El músculo agonista se encarga de realizar el movimiento (doblar el codo, la rodilla…), mientras que el antagonista revierte dicho movimiento para volver a la posición en la que estaba. Posiblemente la pareja más conocida es la formada por el bíceps y el tríceps, donde el bíceps es el agonista por ser el responsable de que el codo se doble y el tríceps el antagonista por volver a estirar el brazo.

Bicep tricep

Las fibras musculares

Para comprender cómo se contrae un músculo es importante definir primero algunos conceptos. Los tendones unen los músculos a los huesos en un lugar que se llama inserción. El músculo en sí es un tejido blando formado por conjuntos de células llamadas miocitos o fibras musculares, que son extremadamente alargadas. Estás fibras se agrupan en fascículos dentro de un tejido conectivo (perimisio) que las mantiene unidas y otro tejido (epimisio) rodea todos los fascículos dando integridad y más resistencia al músculo.

estructura músculo
Las miofibrillas son las responsables de la forma alargada de las fibras musculares y de su contracción. Si miramos más de cerca este orgánulo vemos que esta formado por un conjunto de proteínas alargadas. Éstas forman una estructura repetitiva cuya unidad funcional es el sarcómero.

Actina y miosina: los actuadores

El sarcómero está formado por varias proteínas, las más importantes son la actina y la miosina. Las largas moléculas de actina se unen unas a las otras en la llamada línea o disco Z. La miosina por su parte se une en vertical por la línea M. A continuación se ilustra cómo se organizan dentro de la miofibrilla. Se posicionan como si fueran dos peines opuestos, cuyas cerdas se superponen.

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La contracción muscular tiene lugar gracias a la interacción entre la miosina y la actina. Cuando se activa el mecanismo de contracción, la distancia entre los discos Z se hace más pequeña y la zona H es menos amplia. Al relajarse el músculo la distancia entre discos Z vuelve a aumentar, así como la zona H. Veamos qué ocurre en detalle.

Mecanismo de contracción: el ATP como gatillo

Si, gatillo. Es la traducción literal de trigger. Seguramente hayas leído algo sobre el ATP, que es un acrónimo de adenosín trifosfato. Se dice de ella que es la gasolina del cuerpo, el origen de nuestra energía. Eso se debe en parte al papel que tiene en el mecanismo de contracción muscular.

Se puede dividir la interacción entre las proteínas en cuatro pasos, en los que intervienen, además de las mismas proteínas, otras sustancias como el ATP o el ión de calcio Ca2+:

  1. La miosina cuenta con muchas ramificaciones llamadas cabezas. Antes de que se inicie el mecanismo de contracción, las cabezas de la miosina se encuentran a 90º respecto a su eje y con una molécula de ADP (adenosín difosfato) y un ión de fósforo unido a ella. La actina por su parte, es una molécula lineal que espera a que la miosina se una a ella.
  2. El ion de Ca2+ permite esta unión: el calcio se une a una proteína adyacente a la actina (troponina), lo que propicia que la cabeza de la miosina se acople a la actina.
  3. La unión de ambas proteínas obliga a la cabeza de la miosina a liberar el ion fosfato, así como el ADP. Esta liberación causa un cambio de forma de la cabeza. De 90º pasa a 45º, lo que impulsa a la actina y causa la compresión. Miosin conformational change
  4. El ATP entra en juego para poder continuar con la siguiente compresión. Al unirse a la cabeza de la miosina obliga a ésta a separarse de la actina. Así, ambas proteínas se liberan.
  5. Una vez liberada, el ATP se rompe por hidrólisis dando como resultado ADP y un ion fosfato, que se quedan unidos a la cabeza. Esto restaura su energía, al cambiar su estado de los 45º a los 90º. Una vez en este punto, se vuelve a iniciar el proceso (siempre y cuando haya calcio presente).

Captura

Para ver el funcionamiento puedes consultar esta animación.

En resumen, por qué somos fuertes

El ciclo de una cabeza de miosina es, en resumen, lo que ocasiona que seamos capaces de de levantar esos cuarenta kilos, así como caminar y realizar acciones trivales como sonreir o pestañear. La frase “la unión hace la fuerza” cobra sentido. Una cadena de miosina consta de muchas cabezas que realizan el ciclo. A su vez dentro del sarcómero hay muchas de estas cadenas actuando al mismo tiempo. Además, como hemos visto, un sarcómero no es más que una unidad funcional dentro de la miofibrilla. Ésta es parte de un conjunto de miofibrillas dentro de un miocito, que solo es una célula dentro de tu músculo: de la unión de todos estos elementos es de donde viene nuestra fuerza.

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