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Los diferentes sistemas que conforman el cuerpo humano son perfectos y trabajan en conjunto para que podamos realizar desde actividades simples hasta exigentes actividades deportivas. El sistema musculoesquelético hace parte de esta red de complejos sistemas y es el principal actor del movimiento en el cuerpo humano. Para los profesionales de las ciencias del deporte es crucial conocer su funcionamiento por completo. De esta manera, se evitan problemas y complicaciones en estos sistemas.
El sistema músculo esquelético: el motor del movimiento
El conocimiento actual de los eventos moleculares que subyacen a la contracción muscular se materializa en el modelo de filamento deslizante de la contracción muscular. El modelo es aplicable a la actividad contráctil suave, esquelética, cardíaca y de otro tipo. Aqui se incluyen los eventos mecanoquímicos como la locomoción unicelular y la endocitosis del receptor.
Dado que la bioquímica de estas actividades se comprende mejor para el músculo esquelético, cardíaco y liso, esta página se centra en estos tipos de músculos. También se revisan las características bioquímicas que diferencian las células de reacción rápida y de reacción lenta en el tejido muscular. Además de la base bioquímica de algunos estados fisiopatológicos comunes de los músculos, como la tetania, la fatiga y el rigor mortis.
Las células del músculo cardíaco y esquelético contienen sarcómeros (que se describen en detalle a continuación) que dan a las células un aspecto “estriado” cuando se observan con un microscopio. Por esta razón, estos dos tipos de células se denominan músculo estriado. Las células del músculo liso no contienen sarcómeros y son, por tanto, células musculares no estriadas.
Las células del músculo esquelético forman fibras largas multinucleadas, mientras que las células del músculo cardíaco suelen tener solo un núcleo por célula. Los músculos esqueléticos comprenden aproximadamente el 40% de la masa del cuerpo humano promedio y están formados por largas células cilíndricas multinucleadas llamadas fibras musculares. Las fibras del músculo esquelético se dividen en dos tipos; contracción lenta (tipo I) y contracción rápida (tipo II).
Fibras musculares
Las fibras de tipo IIa son fibras intermedias de contracción rápida y pueden utilizar el metabolismo aeróbico y anaeróbico para la producción de ATP. Las de tipo IIb son las clásicas fibras de contracción rápida. Las fibras musculares de contracción lenta utilizan, principalmente, la oxidación de ácidos grasos y contienen una alta concentración de mitocondrias y almacenan cantidades apreciables de oxígeno como oximioglobina.
Estos dos hechos son la razón por la que las fibras de contracción lenta son de color rojo. Las fibras de contracción rápida utilizan principalmente la oxidación de glucosa para piruvato para la producción de ATP, contienen menos mitocondrias y mioglobina que las fibras de contracción lenta y, por lo tanto, son fibras musculares blancas.
Debido a que las fibras de contracción lenta prefieren oxidar los ácidos grasos, también se denominan fibras oxidativas, mientras que las fibras de contracción rápida que utilizan glucosa se denominan fibras glicolíticas. Las fibras de contracción lenta son capaces de contracciones prolongadas continuas y, por lo tanto, no se fatigan rápidamente.
Las fibras de contracción rápida se utilizan para ráfagas cortas y rápidas de energía y, como tal, se fatigan más rápidamente que las fibras de contracción lenta. Una parte sustancial del volumen de los tejidos es espacio extracelular, que está ocupado en gran parte por una intrincada red de macromoléculas que constituyen la matriz extracelular, ECM.
La ECM está compuesta por dos clases principales de biomoléculas: glicosaminoglicanos (GAG), generalmente unidos covalentemente a la proteína que forma los proteoglicanos, y proteínas fibrosas que incluyen colágeno, elastina, fibronectina y laminina. Estos componentes se secretan localmente y se ensamblan en la red organizada que es el ECM.
Tejido conectivo
El tejido conectivo se refiere a la matriz compuesta por ECM, células (principalmente fibroblastos) y sustancia fundamental que tiene la tarea de mantener juntos otros tejidos y células que forman los órganos. La sustancia fundamental es una mezcla compleja de GAG, proteoglicanos y glicoproteínas (principalmente laminina y fibronectina), pero generalmente no incluye los colágenos.
En la mayoría de los tejidos conectivos, los constituyentes de la matriz son secretados principalmente por fibroblastos, pero en ciertos tipos especializados de tejidos conectivos, como cartílago y hueso, estos componentes son secretados por condroblastos y osteoblastos, respectivamente. Además de la matriz extracelular, los tejidos conectivos típicos contienen células (principalmente fibroblastos), todas las cuales están rodeadas de sustancia fundamental.
El ECM no solo es fundamental para conectar las células para formar los tejidos, sino que también es un sustrato sobre el que se guía la migración celular durante el proceso de desarrollo embrionario y, lo que es más importante, durante la cicatrización de heridas. Además, el ECM es responsable de la transmisión de señales ambientales a las superficies de las células individuales
Las biomoléculas
La matriz extracelular está compuesta por tres clases principales de biomoléculas:
- Proteínas estructurales: por ejemplo, el colágeno, las fibrilinas y la elastina.
- Proteínas especializadas: por ejemplo, fibronectina, las diversas lamininas y las diversas integrinas.
- Proteoglicanos: se componen de un núcleo proteico al que se unen largas cadenas de unidades de disacáridos repetidas denominadas glicosaminoglicanos (GAG) que forman componentes de la MEC de alto peso molecular extremadamente complejos. Aunque se comenta a continuación, se pueden encontrar más detalles sobre la composición y función de los proteoglicanos en la página sobre glucosaminoglicanos y proteoglicanos.
Estructura y función
La membrana plasmática de las células musculares se conoce como sarcolema. Cada músculo está formado por haces de estas células (que forman fibras musculares), incrustadas en una matriz de tejido conectivo conocida como endomisio. El haz de fibras con su endomisio está rodeado por una vaina de tejido conectivo más fibroso conocida como perimisio.
El compuesto del perimisio y su contenido se conoce como fascículo. Un músculo completo consta de numerosos fascículos rodeados por una capa externa gruesa de tejido conectivo conocida como tabiques perimisiales. La traducción de la actividad contráctil de las fibras musculares individuales en movimiento anatómico tiene lugar a través de este sistema continuo de tejidos conectivos y vainas, que finalmente se fusionan con los tendones.
Dentro del sarcolema se encuentra el sarcoplasma (citoplasma), que contiene todos los elementos subcelulares habituales más miofibrillas prominentes y largas. Cada miofibrilla está compuesta por haces de proteínas contráctiles filamentosas, algunas de las cuales se extienden de un extremo a otro en la célula. Las miofibrillas son los elementos más conspicuos en las miofibras esqueléticas que constituyen aproximadamente el 60% de la proteína de las miofibras.
Una sola miofibrilla se compone de muchas unidades estructurales cortas, conocidas como sarcómeros, que se disponen de extremo a extremo. Las proteínas en las uniones entre los sarcómeros forman la línea Z y, por lo tanto, un sarcómero se extiende a lo largo de una miofibrilla desde una línea Z hasta la siguiente línea Z. Los sarcómeros están compuestos principalmente por filamentos delgados de actina y filamentos gruesos de miosina. Los sarcómeros representan la unidad contráctil mínima de un músculo. Es la contracción y elongación coordinadas de millones de sarcómeros en un músculo lo que da lugar a la actividad mecánica esquelética.
Control el sistema músculo esquelético
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Sin embargo, la principal especialización enfocada con las temáticas relacionadas con el presente artículo es sin duda la Maestría en Entrenamiento de Fuerza para el Rendimiento Deportivo.
