Contracción Muscular
Tipos de Tejidos Musculares
Los tejidos musculares son efectores con acción mecánica o motora, formados por células excitables y contráctiles. Se clasifican en:
- Esquelético: Se encuentra unido al hueso y es responsable del movimiento coordinado y voluntario.
- Liso: Presente en las paredes de las vísceras (estómago, intestino, vasos sanguíneos) y su acción es involuntaria.
- Cardíaco: Es un músculo estriado e involuntario.
- Aproximadamente el 40% del cuerpo es músculo esquelético, y el 10% restante corresponde a músculo liso y cardíaco.
- Los principios básicos de excitación y contracción son aplicables a los tres tipos de tejido muscular.
Músculo Esquelético: Características y Estructura
- Es un tejido muscular estriado, rodeado por una vaina de tejido conectivo (el epimisio) que lo inserta en los huesos a través de los tendones.
- El músculo se divide en fascículos, y estos en fibras musculares (células) rodeadas de una membrana plasmática (sarcolema), que contienen centenares o miles de miofibrillas. Las miofibrillas, a su vez, contienen los filamentos contráctiles (actina y miosina).
- Las estrías se deben a la disposición organizada de los filamentos gruesos (miosina) y finos (actina).
- El sarcómero es la unidad contráctil fundamental del músculo esquelético.
Componentes del Sarcómero
- Banda A: Contiene filamentos de miosina solapados con los de actina.
- Banda I: Contiene filamentos de actina que parten del disco Z.
- Banda H: Contiene filamentos de miosina sin solapamiento con los de actina.
Características de la Fibra Muscular (Célula Muscular)
- La membrana plasmática se denomina sarcolema.
- Es multinucleada.
- Posee un retículo endoplasmático muy desarrollado, llamado retículo sarcoplasmático.
- Contiene una gran cantidad de mitocondrias.
Filamentos Contráctiles: Miosina
- Son filamentos gruesos compuestos por múltiples moléculas de miosina (200 o más).
- Cada molécula de miosina está formada por dos cadenas pesadas que forman una doble hélice (la cola de la molécula) y cuatro cadenas ligeras (que constituyen la cabeza de miosina).
- La cabeza está separada de la hélice mediante un brazo flexible. El conjunto cabeza-brazo se denomina puente cruzado y participa directamente en la contracción muscular.
- La cabeza de miosina posee actividad ATPasa y puede unirse a la actina.
Filamentos Contráctiles: Actina
- Son filamentos finos constituidos por una doble hebra de actina, tropomiosina y troponina.
- Tropomiosina: Se enrolla en espiral alrededor de la actina. En reposo, impide la interacción entre los filamentos de actina y miosina.
- Troponina: Se une a la tropomiosina. La troponina I posee gran afinidad por la actina, la troponina T por la tropomiosina, y la troponina C por el calcio (Ca2+).
Mecanismo de la Contracción Muscular
- La troponina y la tropomiosina regulan la unión de los puentes cruzados de actina-miosina.
- En reposo, la tropomiosina bloquea los sitios de unión de los puentes cruzados de miosina en la actina.
- El desplazamiento de la tropomiosina requiere la interacción de la troponina C con los iones de calcio (Ca2+) liberados por el retículo sarcoplasmático (RS).
- Este desplazamiento expone los sitios activos de la actina.
- La ATPasa de la miosina hidroliza el ATP a ADP y fosfato inorgánico (Pi), que permanecen unidos a la cabeza de miosina.
- Los puentes cruzados de miosina se unen a las moléculas de actina.
- Las cabezas de miosina se inclinan al liberar el Pi, provocando el deslizamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina (el «golpe de fuerza»). El ADP debe ser sustituido por una nueva molécula de ATP para que la cabeza de miosina se separe de la actina.
- Una vez finalizado el estímulo nervioso, las bombas de Ca2+ devuelven los iones de calcio al retículo sarcoplasmático.
- Al separarse el Ca2+ de la troponina, la tropomiosina vuelve a su posición original, cubriendo los sitios activos de la actina, lo que conduce a la relajación muscular.
Rigor Mortis
El rigor mortis ocurre cuando, sin el ATP producido por el metabolismo celular, el ADP permanece unido a la cabeza de miosina, y esta queda permanentemente enganchada a la actina, impidiendo la relajación muscular.
Homeostasis y Regulación de las Funciones Corporales
Regulaciones Neuroendocrinas
- Sistema Nervioso: Actúa a través de neuronas y neurotransmisores.
- Sistema Endocrino: Actúa a través de glándulas y hormonas.
Concepto de Homeostasis
La homeostasis es la mantención del medio interno en un estado de equilibrio dinámico, mediante sistemas de control y regulación biológica.
En los seres vivos, los procesos fisiológicos varían, pero deben mantenerse en equilibrio para la vida. Esto incluye la regulación de la cantidad de agua y sales minerales, la temperatura corporal y la eliminación de sustancias de desecho.
El Medio Interno
El medio interno es el líquido que rodea las células de nuestro organismo, compuesto por el líquido intersticial, la sangre y la linfa.
La homeostasis es el estado de constancia o equilibrio del medio interno, frente a las variaciones del medio externo.
Composición del Líquido Corporal
- Aproximadamente el 60% del peso del cuerpo humano es agua.
- Dos tercios de esa agua se encuentran en el interior de las células (líquido intracelular).
- Un tercio se encuentra en el exterior de las células (líquido extracelular).
Mecanismos Homeostáticos Clave
Osmorregulación (Sistema Endocrino y Riñones)
- Control homeostático de iones y líquidos.
- Fisiología renal.
- Mantención de la presión osmótica.
- Balance hídrico.
- Balance iónico.
Glucorregulación (Páncreas, Hígado, Suprarrenales e Hipófisis)
- Nivel de glucosa en sangre: aproximadamente 1 mg/ml.
- Alteraciones: diabetes (exceso), hipoglucemia (hambre, deficiencia).
Regulación Respiratoria (Bulbo Raquídeo, Pulmones)
- Regula el O2 para la respiración celular.
- Regula el CO2 para el pH sanguíneo.
Termorregulación (Hipotálamo)
- Temperatura normal: 36.5 °C.
- Hipotermia: < 36.5 °C (ej. espasmos).
- Fiebre: > 37 °C.
Equilibrio Hídrico y Salino
La alteración de la cantidad de agua corporal puede provocar problemas graves e incluso la muerte. Para regular la cantidad de agua y sales ingeridas y eliminadas, el organismo debe balancear la variedad de los alimentos consumidos.
Homeostasis Hidrosalina
Mantiene la isotonía de la sangre o del líquido intersticial, considerando factores físicos, los alimentos consumidos y la temperatura ambiental que afecta la pérdida de agua.
Equilibrio Hídrico
Se produce cuando la cantidad de agua ingerida a través de alimentos y líquidos es igual a la cantidad que se pierde por la respiración, transpiración, orina y heces.
El Sistema Renal y la Homeostasis
El sistema renal elimina desechos metabólicos a través de la orina. En su función homeostática, regula el pH sanguíneo al excretar protones (H+) y reabsorber bicarbonatos, regula la presión sanguínea a través de la proteína renina, e interviene en el equilibrio hidrosalino (cantidad de sales y agua corporal).
Excreción por la Piel
El sudor, producido por las glándulas sudoríparas, actúa como un regulador de la temperatura del cuerpo humano, siendo una vía de excreción complementaria a los riñones.
Balance Hídrico en el Medio Interno y el Sistema Renal
Al ingerir mucha agua, aumenta el volumen plasmático. El débito urinario (producción de orina) se ajusta para mantener constante el volumen de plasma y el equilibrio hidrosalino. La pérdida de agua se regula principalmente a través de la orina producida.
Balance de Sales en el Medio Interno y el Sistema Renal
La concentración de NaCl (cloruro de sodio) en la orina es constante, incluso con una dieta rica en sales.
En un régimen sin sal, los niveles de NaCl en el organismo permanecen constantes. En un régimen con NaCl, la cantidad de sal eliminada aumenta, pero los niveles internos se mantienen constantes mientras dura la ingesta.
El Na+ (sodio) es el principal componente en los procesos de ósmosis o flujo de agua entre el medio intracelular y extracelular.
Estructura del Sistema Renal
- Riñones: Órganos encargados de eliminar desechos metabólicos, regular el agua, las sales y el pH de la sangre. Los riñones contienen aproximadamente 2.4 millones de nefronas en total, que forman la orina mediante los procesos de filtración, reabsorción y secreción.
- Uréteres: Dos tubos que conducen la orina desde los riñones hasta la vejiga urinaria.
- Vejiga Urinaria: Bolsa muscular que almacena entre 200-300 ml de orina hasta que ocurre la micción.
- Uretra: Tubo que conduce la orina desde la vejiga hasta el meato urinario.
- Meato Urinario: Orificio de salida de la orina, ubicado en la vulva en la mujer y en el pene en el hombre.
Anatomía Interna del Riñón
- Corteza Renal: Es la región más externa del riñón y se extiende desde la cápsula renal hasta la base de las pirámides renales.
- Médula Renal: Región interna donde existen entre 8 y 18 pirámides renales.
- Las pirámides renales son estructuras cónicas cuya base está orientada hacia la corteza y su vértice hacia el centro del riñón. Contienen parte del sistema tubular de la nefrona.
Etapas de la Formación de Orina en la Nefrona
1. Filtración Glomerular
Los solutos pequeños y disueltos en el plasma atraviesan los capilares glomerulares, ingresando a la cápsula de Bowman.
Durante la filtración, el glomérulo actúa filtrando:
- Residuos metabólicos (ej. urea).
- Nutrientes de pequeño tamaño (ej. glucosa y aminoácidos).
- Sustancias de desecho y moléculas útiles, formando el filtrado glomerular.
2. Reabsorción Tubular
El filtrado glomerular avanza por los túbulos renales, donde la glucosa y los aminoácidos se reabsorben y se reincorporan a la sangre. Este proceso se denomina reabsorción tubular.
3. Secreción Tubular
Componentes del Túbulo Renal
- TCP: Túbulo Contorneado Proximal.
- TCD: Túbulo Contorneado Distal.
- TC: Túbulo Colector.
La reabsorción tubular se realiza mediante un proceso llamado captación selectiva.