Contracciones musculares: Cómo los neurotransmisores y las reacciones químicas mueven los músculos y huesos

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Cuádriceps femoral

Cuando los músculos del grupo cuádriceps femoral se contraen, extienden la articulación de la rodilla, enderezando la pierna.

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Explicación del sistema muscular y los movimientos

¿Cómo se mueven los huesos del esqueleto humano? Los músculos esqueléticos se contraen y relajan para mover mecánicamente el cuerpo. Mensajes provenientes del sistema nervioso provocan estas contracciones musculares. El proceso completo se denomina mecanismo de contracción muscular y se puede resumir en tres pasos:

(1) Un mensaje viaja desde el sistema nervioso hasta el sistema muscular, y desencadena reacciones químicas.

(2) Las reacciones químicas hacen que las fibras musculares se reorganicen de manera que acortan el músculo; esa es la contracción.

(3) Cuando la señal del sistema nervioso ya no está presente, el proceso químico se revierte y las fibras musculares se reordenan nuevamente y se relaja el músculo.

Analicemos un poco más detalladamente los pasos del mecanismo de contracción muscular.

1. Una contracción muscular se desencadena cuando un potencial de acción viaja desde los nervios a los músculos

Proceso de inervación muscular

La contracción muscular comienza cuando el sistema nervioso genera una señal. La señal, un impulso denominado potencial de acción, viaja a través de un tipo de célula nerviosa llamada neurona motora. La unión neuromuscular es el nombre que recibe el lugar donde la neurona motora se conecta con una célula muscular. El tejido muscular esquelético está compuesto por células denominadas fibras musculares. Cuando la señal del sistema nervioso llega a la unión neuromuscular, la neurona motora libera un mensaje químico. El mensaje químico, un neurotransmisor denominado acetilcolina, se une a receptores en la parte externa de la fibra muscular. Eso inicia una reacción química en el músculo.

2. Se libera acetilcolina y se une a los receptores de la membrana muscular

Estado de contracción de las sarcómeras

Cuando la acetilcolina se une a receptores en la membrana de la fibra muscular, se inicia un proceso molecular de múltiples pasos en la fibra muscular. Las proteínas dentro de las fibras musculares se organizan en largas cadenas que pueden interactuar entre sí, reorganizándose para acortarse y relajarse. Cuando la acetilcolina llega a los receptores de las membranas de las fibras musculares, los canales de la membrana se abren y comienza el proceso que contrae y relaja las fibras musculares:

  • Los canales abiertos permiten el ingreso de iones de sodio al citoplasma de la fibra muscular.
  • El ingreso de sodio también envía un mensaje en la fibra muscular para desencadenar la liberación de iones de calcio almacenados.
  • Los iones de calcio difunden hacia el interior de la fibra muscular.
  • La relación entre las cadenas de proteínas en las células musculares cambia, lo que produce la contracción.

3. Las fibras musculares se relajan cuando ya no está presente la señal del sistema nervioso

Estado de relajación de los filamentos de actina y miosina

Cuando se detiene la estimulación de la neurona motora que proporciona el impulso a las fibras musculares, se interrumpe la reacción química que provoca la reorganización de las proteínas de las fibras musculares. Esto revierte los procesos químicos en las fibras musculares y el músculo se relaja.

Recursos externos

Descripción de la estructura de los músculos esqueléticos, incluidos los filamentos gruesos y finos de las sarcómeras. University of Houston: Departamento de Salud y Desempeño Humano. http://grants.hhp.coe.uh.edu/clayne/6397/unit3.htm

Análisis de la evidencia que respalda la teoría del deslizamiento de los filamentos. University of Tennessee, Knoxville: The Institute for Environmental Modeling. http://www.tiem.utk.edu/~gross/bioed/webmodules/muscles.html

Anatomy & Physiology de Visible Body proporciona una cobertura profunda de cada sistema corporal mediante una presentación guiada, visualmente impresionante.