Hablamos de entrenamiento, de ganar masa muscular, de rendimiento y de muchas otras acciones relacionadas con el deporte. Pero para entender todos estos conceptos debemos de comprender como funcionan los músculos y cómo están formados para poder aplicar todas estas acciones, y conseguir que su funcionamiento sea óptimo. Desde el parpadeo hasta el mayor esfuerzo que podemos ejercer durante el ejercicio, depende de ellos. En esta entrada vamos a intentar explicar la anatomía y fisiología básicas de los músculos esqueléticos tanto a escala natural como microscópica.

Tipos de músculos.

Nuestro cuerpo está formado por tres tipos de músculos que son los siguientes:

– Músculos lisos: Son también los denominados músculos involuntarios, ya que no están directamente bajo nuestro control consciente. Este tipo de músculos se encuentran principalmente en las visceras, permitiendo contraerse y relajarse para poder mover la comida a través del tracto digestivo, para expulsar la orina, etc.., y en la mayoría de las paredes de los vasos sanguíneos, capacitándolos para contraerse y dilatarse a fin de regular el riego sanguíneo.

– Músculo cardiaco: Se haya solamente en el corazón. Comparte algunas características con los músculos esqueléticos, pero al igual que los músculos lisos no se haya bajo nuestro control consciente. Este músculo se controla a sí mismo con un mero afinamiento por parte de los sistemas nervioso y endocrino.

– Músculos esqueléticos: A diferencia de los otros dos anteriores este lo podemos controlar de forma consciente. También se denominan músculos voluntarios, denominados así porque unen y mueven el esqueleto. Seguramente que conocéis muchos de ellos por sus nombres, faltaría más, – deltoides, bíceps, tríceps -, pero otros no, daros cuenta de que el cuerpo humano contiene más de 600 músculos esqueléticos. Para realizar ejercicio, el cuerpo requiere movimiento y este se consigue a través de de los músculos esqueléticos.

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Los tres tipos de músculos que forman nuestro cuerpo.

 

Vamos a ver ahora la estructura y la función de los músculos esqueléticos, ya que son los que realmente nos interesan, por su relación con el ejercicio y el entrenamiento.

Músculos esqueléticos: Estructura y función.

Normalmente cuando hablamos de músculos solemos tratarlos de forma individual ya que un músculo esquelético parece actuar como una unidad independiente. Pero esto no es así, ya que los músculos esqueléticos son mucho más complejos que esto.

Vamos a diseccionar un músculo esquelético. Primeramente deberíamos cortar el tejido conectivo (Son un grupo de tejidos muy diversos, que comparten: Su función de relleno, ocupando los espacios entre otros tejidos y entre órganos, y de sostén del organismo, constituyendo el soporte material del cuerpo), exterior que los recubre (epimisio), cuya función es la de rodear al músculo, manteniéndolo unido. Una vez cortado el epimisio, se ven pequeños haces de fibras envueltos en una vaina de tejido conectivo, que reciben el nombre de fascículos; es el perimisio.

Ya por último, si cortásemos el perimisio, se pueden ver las fibras musculares, que todos seguramente habéis oído hablar. Estas son células musculares individuales, y también se encuentran cubiertas por una vaina de tejido conectivo, denominada endomisio.

La fibras musculares no se extienden de un punto a el otro del músculo, si las miramos al microscopio, se puede ver que se dividen en compartimentos, formados por la presencia de una o mas cintillas fibrosas transversas que reciben el nombre de inscripciones, debido a ello las fibras musculares más largas de los humanos tienen unos 12 cm, lo que corresponde a 500.000 sarcómeras, la unidad funcional básica de la miofibrilla. El número de fibras en distintos músculos oscila de 10.000 (ejemplo: músculo lumbrical) a más de un millón (ejemplo: músculos gemelos).

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Músculo esquelético

 

Ahora que ya sabemos como encajan las fibras musculares en la totalidad del músculo, vamos a observarlas más de cerca.

Fibra muscular.

Tienen un diametro entre 10 y 80 micrómetros (µm), siendo casi invisibles al ojo humano. La mayoría de ellas suele tener la misma longitud del músculo al que pertenece. Su número varía considerablemente dependiendo del tamaño y de la función del músculo.

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Fibra muscular

Sarcolema.

Es la membrana de plasma que rodea la fibra muscular. En el extremo de cada fibra muscular, su sarcolema se funde con el tendón que se inserta en el hueso. Los tendones están formados por cuerdas fibrosas de tejido conectivo que transmiten la fuerza generada por las fibras musculares a los huesos, creando con ello el movimiento. Resumiendo, de forma general, cada fibra muscular individual está unida en última instancia al al hueso, a través del tendón.

Sarcoplasma.

Dentro del sarcolema, cada fibra muscular contiene subunidades sucesivamente más pequeñas. Las mayores se denomina miofibrillas. Estas son estructuras similares a cuerdas que abarcan toda la longitud de las fibras musculares. Una sustancia similar a la gelatina llena los huecos existentes entre las miofibrillas, su nombre sarcoplasma. Podríamos decir que el sarcoplama es como el – citoplasma- de las fibras musculares. En él se encuentra principalmente proteínas, minerales, glucógeno y grasas disueltas. Se diferencia del citoplasma de la mayoría de las células porque contiene una gran cantidad de depósitos de glucógeno, así como un compuesto que combina con el oxigeno, la mioglobina, muy similar a la hemoglobina.

El sarcoplasma esta estructurado en una serie de túbulos transversales (Túbulos T). Son los caminos de los impulsos nerviosos así como de la glucosa el oxígeno y los iones. dentro de las miofibrillas.

También dentro de las fibras musculares podemos encontrar una red de longitudinal de túbulos conocida como el retículo sarcoplasmático. Son canales membranosos que corren parejos a las miofibrillas dando vueltas alrededor de ellas. Su función es la ser un depósito de calcio necesario para la contracción muscular.

Miofibrilla

Forman las fibras musculares. Su número varia entre varios centenares y varios millones. Son los elementos contráctiles de los músculos esqueléticos. Se subdividen en largos filamentos todavía más pequeños denominados sarcómeras.

Estriaciones y sarcómera.

Si mirásemos bajo un microscopio las fibras musculares esqueléticas, aparecerían con una apariencia rayada. Debido a esta marcas, o estriaciones  de los músculos esqueléticos reciben también la denominación de músculos estriados. Esto también se observa en el músculo cardiaco por lo cual también podríamos considerarlo como músculo estriado.

Si echáis un vistazo a la foto, podéis ver las estriaciones. Las regiones oscuras, conocidas como bandas A, se alternan con regiones claras, conocidas como bandas I. Cada banda oscura A tiene una región mas clara en su centro, la zona H, que es solo visible cuando miofibrilla está relajada. Por otro lado las bandas I, están interrumpidas por una franja oscura conocida como línea Z.

Una sarcómera es la unidad funcional básica de una miofibrilla, o mejor dicho es la unidad funcional más pequeña de un músculo. Cada miofibrilla se compone de numerosas sarcómeras, unidas de un extremo a otro a través de las lineas Z. Cada  sarcómera incluye lo que se halla entre cada par de líneas Z, siguiendo la secuencia :

  • Una banda I (zona clara).
  • Una banda A (zona oscura).
  • Una zona H (en medio de la banda A).
  • El resto de la banda A.
  • Una segunda banda I.
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MIcrografía electrónica de miofibrillas

Si viésemos una miofibrilla de forma individual a través de un microscopio podríamos observar dos tipos de  filamentos de proteínas, unos más delgados (actina) y otros más gruesos (miosina). Dentro de cada miofibrilla hay aproximadamente 3.000 filamentos de actina y 1.500 de miosina, uno al lado del otro.

Filamentos de miosina (gruesos).

Estos números son algo engañosos, alrededor de dos tercios de las proteínas de los músculos esqueléticos son miosina, cada filamento está formado por 200 moléculas de miosina, alineadas de punta a punta. cada molécula ademas está formada por por dos hilos de proteínas juntos y enrollados.

Filamentos de actina (delgados).

Cada filamento de actina está realmente formado por tres tipos de diferentes de moléculas: actina, topomiosina y troponina. La actina forma la columna vertebral del filamento.

Vamos a ver en la siguiente figura como se encuentran alineados las proteínas en la sarcómera mediante la siguiente figura, no vamos a profundizar más.

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Vamos a continuación ha realizar un pequeño resumen de todo lo anteriormente expuesto.

Resumen.

  • Una célula muscular individual se denomina fibra muscular.
  • La fibra muscular está rodeada por una membrana de plasma llamada sarcolema.
  • El citoplasma de una fibra muscular se llama sarcoplasma.
  • La red de túbulos visibles en el sarcoplasma incluye los túbulos T, que permiten la comunicación y el transporte de sustancias por toda la fibra muscular, y el retículo sarcoplasmático, que almacena el calcio.
  • La sarcómera es la unidad funcional más pequeña de un músculo.
  • Las miofibrillas se componen de sarcómeras.
  • Una sarcómera se compone de filamentos de dos proteínas, que son los responsables de la contracción muscular.
  • La miosina es un filamento grueso.
  • La actina es un filamento delgado y se compone de: actina, tropomiosina y troponina.

Bien pues ya sabemos como se estrutura el músculo esquelético a partir de ahora vamos a ver como funciona. Esta es una parte importante para la realización del movimiento. Empecemos pues con la segunda parte de esta entrada.


Acción de las fibras musculares.

Cada fibra muscular está inervada por un solo nervio motor que finaliza cerca de la mitad de la fibra muscular. El conjunto formado por el nervio motor y las fibras musculares a las que inerva recibe el nombre de unidad motora. La unión entre el nervio motor y las fibras musculares recibe el nombre de unión neuromuscular, siendo este el lugar de unión entre el sistema nervioso y el sistema muscular

Impulso motor.

Los hechos que provocan que una fibra muscular actúe son bastante complejos. La fibra muscular se activa por el impulso nervioso que llega a las terminaciones del nervio, denominadas axones terminales, los cuales están localizadas muy cerca del sarcolema. Cuando un impulso nervioso llega, estas terminaciones segregan una sustancia neurotransmisora denominada acetilcolina, que se une a los receptores del sarcolema. Si la cantidad de acetilcolina unida a los receptores es suficiente, entonces se transmitirá una carga eléctrica a lo largo de la fibra muscular que permitirá que el sodio traspase la membrana celular del músculo. Este proceso recibe el nombre de despolarización, y provoca que se dispare o se genere un potencial de acción.

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La acción muscular

Función del Calcio en las obras musculares.

El impulso eléctrico generado viaja a través del los túbulos T y del retículo sarcoplasmático, hacia el interior de la célula. La llegada de una carga eléctrica hace que el retículo sarcoplasmático genere grandes cantidades de iones de calcio (Ca++) almacenados en el sarcoplasma. Una vez que los iones de calcio son liberados del retículo sarcoplasmático, se unen con la troponina en los filamentos de actina. Se cree entonces que la troponina con su fuerte afinidad a los iones de calcio, inicia el proceso de acción levantando las moléculas de tropomiosina de los lugares activos de los filamentos de actina. Puesto que la tropomiosina normalmente oculta los puntos activos, bloquea la atracción entre el puente cruzado de miosina y el filamento de actina. Una vez que la tropomiosina ha sido separada de los lugares activos mediante la troponina y el calcio, las cabezas de miosina pueden unirse a los puntos activos de los filamentos de actina.

¿Cómo se acortan las fibras musculares?.

La explicación de este fenómeno se denomina Teoría del filamento deslizante. No vamos a explicar su funcionamiento ya que, realmente es algo engorroso. Vamos a poner en cambio una imagen de como ocurre este fenómeno sobre los puentes cruzados de miosina. creemos que una imagen valdrá como ilustración sin explicar todo el proceso químico que lo conforma.

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Fibra muscular (Teoría del filamento deslizante)

 

La energía para la acción muscular.

La acción muscular es un proceso activo que necesita energía. Además del lugar de enlace para la actina, una cabeza de miosina contiene un punto de enlace para el ATP (adenosintrifosfato), -¿recordáis una entrada anterior sobre las fuentes energéticas, en la cual hablamos de este componente?-. La molécula de miosina debe de enlazarse con el ATP para que la acción muscular se produzca ya que aquél proporciona la energía necesaria.

El ATP proporciona energía debido a una enzima ATPasa, que se encuentra localizada sobre la cabeza de miosina, cuya función es la de dividir el ATP en ADP (adenosindifosfato), y Pi (fosfato inorgánico). La energía liberada en esta descomposición, se usa para unir la cabeza de la miosina con el filamento de actina. El ATP es la fuente química de energía para la acción muscular.

Finalización de la acción muscular.

La acción muscular continua hasta que el calcio se agota. Entonces el calcio es bombeado de nuevo hacia el retículo sarcoplasmático, donde es almacenado hasta que llega un nuevo impulso nervioso a la membrana de la fibra muscular. Cuando el calcio se elimina la troponina y la tropomiosina se desactivan. En general los filamentos de miosina y de actina vuelven a su estado original relajado.

Vamos a resumir todo lo anteriormente expuesto.

Resumen.

  • La acción muscular se inicia con un impulso nervioso motor.
  • El nervio motor libera acetilcolina, que abre la puerta de los iones en las membranas de las células musculares, permitiendo que el sodio entre en la célula muscular (despolarización). Si la célula se despolariza suficientemente, se dispara un potencial de acción y la acción muscular se produce.
  • El potencial de acción viaja a través del sarcolema, después a través del sistema de túbulos y finalmente hace que el calcio almacenado sea liberado del retículo sarcoplasmático.
  • El calcio se enlaza con la troponina, y luego ésta levanta las moléculas de tropomiosina de los puntos activos sobre el filamento de actina, abriendo estos puntos para que se enlacen con la cabeza de la miosina.
  • Una vez que se enlaza con el punto activo de actina, la cabeza de miosina se inclina y arrastra el filamento de actina de modo que los dos se deslicen uno a través del otro. La inclinación de la cabeza de miosina es el ataque de fuerza.
  • La energía es requerida antes de que la acción muscular se produzca. La cabeza de miosina se enlaza con el ATP, y la ATPasa que se encuentra en la cabeza divide al ATP en ADP y Pi, librando energía para alimentar la contracción.
  • La acción muscular finaliza cuando el calcio es nuevamente bombeado desde el sarcoplasma al retículo sarcoplasmático para almacenarlo. Este proceso también necesita energía aportada por el ATP.

Con esto damos por concluida nuestra exposición. En ella hemos aprendido cuales son los diferentes tipos de músculos presentes en nuestro cuerpo, cómo se estructura un músculo esquelético y cómo se produce el movimiento. Es esencial comprender la complejidad que tiene nuestro sistema muscular. Poned especial atención en algunos de los términos queremos citado como ATP, miofibrillas, fibra muscular, etc.. El hecho de montar en una bicicleta de ciclo indoor es más que simplemente pedalear, nuestro cuerpo es una máquina perfecta que nos hace movernos para realizar el ejercicio y no está de más conocer como esto se produce desde su interior.

Esperamos que la entrada no haya sido un rollo pero realmente esto es lo que ocurre y así tenemos que relatarlo

Hasta la próxima entrada.

Fuente : Fisiología del esfuerzo y del deporte.

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