Célula muscular
Definición de células musculares
Una célula muscular, conocida técnicamente como miocito, es una célula animal especializada que puede acortar su longitud utilizando una serie de proteínas motoras dispuestas especialmente dentro de la célula. Si bien varias proteínas asociadas ayudan, la actina y la miosina forman filamentos gruesos y delgados que se deslizan entre sí para contraer pequeñas unidades de una célula muscular. Estas unidades se llaman sarcómeros y muchos de ellos corren de un extremo a otro dentro de una fibra más grande llamada miofibrilla. Una sola célula muscular contiene muchos núcleos, que se presionan contra la membrana celular. Una célula muscular es una célula larga en comparación con otras formas de células, y muchas células musculares se conectan entre sí para formar las fibras largas que se encuentran en el tejido muscular.
Estructura de una célula muscular
Como se ve en la imagen de abajo, una célula muscular es un paquete compacto de muchas miofibrillas. Cada miofibrilla está formada por muchos sarcómeros agrupados y unidos de extremo a extremo. Una forma especializada del retículo endoplásmico, conocida como retículo sarcoplásmico, se extiende dentro y alrededor de estos haces de miofibrillas. El retículo sarcoplásmico (SR para abreviar) concentra una sustancia química necesaria para que las células musculares se contraigan y se activa mediante señales de las células nerviosas. Las señales viajan a través de los túbulos transversales (túbulos T en la imagen de abajo) después de ser recibidas de un nervio y activan el SR.
Las mitocondrias están densamente empaquetadas en todas las células musculares para proporcionar un flujo constante de ATP. Toda la célula está cubierta por una membrana celular especializada conocida comosarcolema. El sarcolema tiene una abertura especial que permite que los impulsos nerviosos pasen a los túbulos transversales.
A continuación se muestra una vista ampliada de cada sarcómero. Cada sarcómero está hecho principalmente de filamentos gruesos y delgados. Los filamentos gruesos están hechos de unidades repetidas de una proteína conocida como miosina. La miosina tiene pequeñas cabezas que pueden unirse a un filamento de actina. Unidades repetidas de la proteína actina forman el filamento delgado. La actina está respaldada por una serie de proteínas accesorias que dan estabilidad a las hebras y permiten que los impulsos nerviosos controlen el músculo.
Los filamentos de actina están sostenidos en cada extremo por proteínas especializadas. La proteína CapZ mantiene la actina en la placa Z, mientras que la tropomodulina se conecta al extremo de cada filamento de actina. La nebulina conecta CapZ con la tropomodulina, proporcionando un marco estructural para mantener rígidos los filamentos de actina. Otra proteína grande, la titina, conecta las placas Z y evita que el sarcómero se estire demasiado cuando no se contrae. Estas proteínas no se pueden ver en la imagen de abajo.
La actina está cubierta por dos proteínas adicionales, troponina y tropomiosina. La troponina es la pequeña bola amarilla en la imagen de abajo, mientras que la tropomiosina es la proteína similar a un hilo que sigue al filamento de actina. También se pueden ver las proteínas de miosina. Las cabezas se extienden hacia arriba a partir de una fibra gruesa hecha de muchas colas de miosina enrolladas juntas.
Función de una célula muscular
Para activar un músculo, el cerebro envía un impulso por un nervio. El impulso nervioso viaja por las células nerviosas hasta la unión neuromuscular, donde una célula nerviosa se encuentra con una célula muscular. El impulso se transfiere a la célula nerviosa y viaja por canales especializados en el sarcolema para llegar a los túbulos transversales. La energía en los túbulos transversales hace que el SR libere el Ca 2+ que ha acumulado, inundando el citoplasma con calcio. El Ca 2+ tiene un efecto especial sobre las proteínas asociadas a la actina.
La troponina, cuando no está en presencia de Ca 2+, se unirá a la tropomiosina y hará que cubra los sitios de unión a la miosina en el filamento de actina. Esto significa que sin Ca 2+ la célula muscular se relajará. Cuando se introduce Ca 2+ en el citosol, la troponina liberará tropomiosina y la tropomiosina se deslizará fuera del camino. Esto permite que las cabezas de miosina se adhieran al filamento de actina. Una vez que esto sucede, la miosina puede usar la energía obtenida del ATP para arrastrarse a lo largo del filamento de actina. Cuando muchos sarcómeros hacen esto al mismo tiempo, todo el músculo se contrae.
Si bien solo un pequeño porcentaje de las cabezas están adheridas a la vez, las muchas cabezas y el uso continuo de ATP aseguran una contracción suave. La miosina se arrastra hasta llegar a la placa Z y se obtiene la contracción completa. El SR elimina continuamente Ca 2+ del citoplasma, y una vez que la concentración cae por debajo de cierto nivel, la troponina se vuelve a unir a la tropomiosina y el músculo se libera.
Si bien el modelo anterior es una versión generalizada de lo que sucede en el músculo esquelético, procesos similares controlan las contracciones tanto del músculo cardíaco como del músculo liso. En el músculo cardíaco, los impulsos están controlados en parte por células marcapasos que liberan impulsos con regularidad. El músculo liso se diferencia del músculo esquelético en que la actina y el filamento de miosina no están organizados en paquetes convenientes. Si bien están organizados de manera diferente, el músculo liso aún opera sobre el funcionamiento de la miosina y la actina. El músculo liso puede obtener una señal para contraerse de muchas fuentes, incluido el sistema nervioso y las señales ambientales que las células reciben de otras partes del cuerpo.
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