Miofibrillas y sarcómero

El líquido citoplasmático dentro de las células musculares está ocupado en gran parte por miofibrillas, que constituyen el componente contráctil.

Cada fibra muscular está formada por unas 1000 miofibrillas, envueltas por el retículo sarcoplásmico; las miofibrillas se extienden a lo largo de toda la fibra y se organizan en largos haces longitudinales.

Cada miofibrilla tiene un grosor de entre 0,5 y 2 µm, para una longitud que varía de 10 a 100 micrones (1 micrón = 1/1000 mm).

Como se anticipó, las miofibrillas están rodeadas por el retículo sarcoplásmico, un sistema complejo de vesículas y túbulos que da lugar al sistema sarcotubular.El propósito de esta estructura es acumular el calcio necesario para la contracción.

Moviéndonos cada vez más hacia lo microscópico, descubrimos que las miofibrillas están compuestas por miofilamentos paralelos, que son de dos tipos: gruesos y delgados. También se puede observar una línea característica a lo largo del eje mayor de la miofibrilla, debido a la alternancia regular de bandas claras y oscuras.

Las bandas oscuras se llaman bandas o discos A
Las bandas de luz se llaman bandas I
Cada banda I está dividida en dos por una línea Z
Cada banda A está dividida en dos por una banda, denominada H, colocada en su parte central.

El tramo de miofibrilla entre dos líneas Z adyacentes.

(1/2 banda I + banda A + 1/2 banda I)

toma el nombre de SARCOMERO

El sarcómero es la unidad estructural y funcional de la miofibrilla, es decir, la unidad más pequeña del músculo capaz de contraerse.

Dentro de la miofibrilla única, los distintos sarcómeros se suceden, como si formaran una gran pila de cilindros. En el músculo, además, las fibras están dispuestas en paralelo, de modo que los respectivos sarcómeros están alineados. En otras palabras, junto a una línea Z de una miofibrilla siempre hay una línea Z de la miofibrilla adyacente; esta simetría significa que, en su conjunto, toda la fibra muscular aparece estriada transversalmente.

Miofilamentos

Observados al microscopio electrónico, cada sarcómero parece estar formado por un haz de filamentos, dispuestos longitudinalmente y paralelos entre sí. Los componentes de estos miofilamentos son dos proteínas, llamadas actina y miosina.

En el centro de cada sarcómero hay alrededor de mil filamentos gruesos, que consisten en miosina. En sus extremos, estas moléculas de proteínas derivan en relaciones con filamentos delgados, formados por "otra proteína", la actina.

En una célula de fibra de músculo esquelético, estos elementos contráctiles (filamentos gruesos y delgados) se colocan en registro y están parcialmente interdigitados (superpuestos).

El haz de filamentos gruesos (miosínicos) se encuentra en el centro del sarcómero y constituye la banda A;
El haz de finos filamentos, compuesto por actina, se ubica en los polos del sarcómero y constituye las dos medias bandas I, que llegan hasta los discos Z.

Esta compleja estructura es la base de la contracción muscular, que es posible gracias al deslizamiento de filamentos delgados sobre los gruesos.

Durante la contracción, el sarcómero se acorta debido al acercamiento de los dos filamentos Z:

mientras que la longitud de los filamentos y de la banda A permanece sin cambios, hay una reducción de la banda I y de la banda H.

La generalización del fenómeno determina el acortamiento de miofibrillas, fibras musculares, fascículos y todo el músculo. Es interesante notar que cada sarcómero puede acortar hasta un máximo del 50% de su longitud en reposo.

Durante la contracción muscular, los puentes de actomiosina se forman y disuelven continuamente, siempre que haya disponible una cantidad suficiente de iones calcio y ATP; abordaremos mejor este aspecto en el próximo artículo.

LA TENSIÓN DESARROLLADA POR UNA FIBRA MUSCULAR ES "DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL NÚMERO DE PUENTES TRANSVERSALES QUE SE FORMAN ENTRE FILAMENTOS GRUESOS Y DELGADOS.

En consecuencia, un músculo que está demasiado estirado o demasiado contraído desarrolla menos fuerza que un músculo que se contrae a partir de un grado óptimo de estiramiento.

Relación longitud-tensión en la contracción muscular. La imagen muestra la tensión que genera un músculo en función de su longitud antes del inicio del ejercicio / contracción muscular. Centramos nuestra atención en la curva de fuerza activa (contracción muscular), dejando fuera la roja relativa a la fuerza total y la azul uno relativo a la fuerza pasiva (debido a los componentes no contráctiles del sarcómero - connectin / titin); en particular, siguiendo la tendencia de la curva relativa a la fuerza activa observamos que:

A) no hay fuerza activa ya que no hay contacto entre las cabezas de miosina y la actina
Entre A) y B): hay un aumento lineal de la fuerza activa debido al aumento de los sitios de unión de actina para las cabezas de miosina.
Entre B) y C): la fuerza activa alcanza su pico máximo y permanece relativamente estable; en esta fase, de hecho, todas las cabezas de la miosina están unidas a la actina
Entre C) y D): la fuerza activa comienza a disminuir a medida que la superposición de las cadenas de actina reduce los sitios de unión disponibles para las cabezas de miosina.
E): una vez que la miosina choca con el disco Z no hay fuerza activa ya que todas las cabezas de miosina están adheridas a la actina; además, la miosina se comprime en los discos Z y actúa como un resorte que se opone a la contracción con una fuerza proporcional a el grado de compresión (por lo tanto, de acortamiento muscular)