Modelo de filamentos deslizantes de la contracción muscular

Para que un músculo esquelético se contraiga, el cerebro envía una señal, desde una motoneurona superior, hacia la médula espinal, donde hace sinapsis con los cuerpos celulares de las motoneuronas inferiores situadas en el asta anterior de la médula espinal.

A partir de aquí, la señal viaja por el axón de la motoneurona inferior hasta llegar a la terminal axónica que está junto a una fibra muscular.

En el lugar donde una terminal axónica se encuentra con la fibra muscular, llamado unión neuromuscular, libera pequeñas vesículas sinápticas con membrana llenas de acetilcolina.

La acetilcolina es un neurotransmisor que indica al músculo que se contraiga.

Antes de continuar con los acontecimientos reales que ocurren durante la contracción, vamos a centrarnos en una célula muscular, un miocito, y en sus unidades funcionales llamadas sarcómeros.

Un miocito es una célula larga y cilíndrica con varios núcleos situados justo debajo del sarcolema, que es la membrana celular.

El sarcolema es único porque forma estos pequeños túneles llamados túbulos T que se proyectan hacia abajo desde la superficie hacia el centro de la fibra muscular.

El citoplasma de un miocito se llama sarcoplasma, y el miocito tiene un tipo especial de retículo endoplásmico liso que se llama retículo sarcoplásmico.

El retículo sarcoplásmico almacena mucho calcio y discurre paralelo a los túbulos T.

El sarcoplasma está lleno de pilas de filamentos largos llamados miofibrillas y cada miofibrilla está formada por proteínas contráctiles y proteínas reguladoras.

Las proteínas contráctiles incluyen los filamentos gruesos de miosina y finos de actina.

El filamento grueso de miosina está formado por cientos de proteínas de miosina, y cada proteína de miosina tiene una cola y dos cabezas de miosina: se parece un poco a dos palos de golf con los mangos enroscados uno alrededor del otro.

Varias proteínas de miosina unen sus colas para formar la parte central del filamento grueso.

En comparación, los finos filamentos de actina están formados por pequeñas proteínas globulares llamadas actina G.

Cada actina G tiene un sitio activo donde la cabeza de miosina se une a ella durante la contracción.

Estas proteínas actina G forman un filamento que parece una estructura de hélice larga, como un collar de perlas que se retuerce suavemente.

Todo este filamento se llama actina F.

La actina F está asociada a dos proteínas reguladoras: la tropomiosina y la troponina.

La tropomiosina es una proteína en forma de cuerda que envuelve a la actina F, cubriendo sus sitios activos para que las cabezas de miosina no puedan unirse a ella.

Las proteínas troponinas son más pequeñas y están formadas por tres subunidades: una subunidad T que se une a la tropomiosina, una subunidad I que se une a la actina F y una subunidad C que se une a los iones de calcio.

Juntos, la actina F, la troponina y la tropomiosina forman un filamento fino completo.

Resulta que estos filamentos gruesos y finos no se extienden por toda la longitud del miocito, sino que están dispuestos en unidades cortas llamadas sarcómeros.

Cuando observamos los sarcómeros con un microscopio electrónico, los filamentos gruesos de miosina se ven oscuros, mientras que los filamentos finos de actina se ven claros, lo que da a la fibra muscular un aspecto rayado.

Vamos a acercarnos y relacionar estas bandas con la estructura de un sarcómero.

En el centro del sarcómero se encuentra la línea M, formada por proteínas de miomesina, donde se unen los filamentos gruesos.

En los bordes del sarcómero se encuentran los dos discos Z de proteínas de actina alfa, donde se unen los filamentos delgados.

Por cada filamento grueso, hay dos filamentos finos, uno por encima y otro por debajo, y los dos tipos de filamentos se superponen.

La región en la que solo hay filamentos finos se denomina banda I y tiene un aspecto claro.

Cada unidad de sarcómero tiene dos medias bandas I en sus extremos.

La región con filamentos gruesos se denomina banda A y aparece oscura.

La mayor parte de la banda A tiene solapamiento entre los filamentos gruesos y finos, pero hay un área hacia el centro llamada banda H, donde solo hay filamento grueso, por lo que aparece ligeramente más clara.

Cuando el músculo se contrae, los filamentos gruesos tiran de los filamentos finos situados por encima y por debajo hacia la línea M.