Aproximadamente el 40% del cuerpo está formado por músculo esquelético y casi otro 10% por el músculo liso y cardíaco. Hay muchos tipos de contracción comunes a todos los tipos de músculos, pero sólo estudiaremos la contracción de los primeros.
El músculo esquelético está integrado por numerosas fibras cuyo diámetro oscila entre 10 y 80 micras. En la mayoría de los músculos, las fibras se extienden por toda su longitud, excepto un 2% que se hallan inervadas por una única terminación nerviosa localizada en su centro. Hay dos tipos de fibras musculares, lentas y rápidas. Los músculos que reaccionan con gran rapidez están compuestos por las rápidas en su mayor parte y músculos que realizan contracciones más lentas pero más prolongadas están compuestas por fibras lentas.
El comienzo y la ejecución de la contracción muscular se producen siguiendo las siguientes etapas:
Un potencial de acción viaja por un nervio motor hasta el final del mismo en las fibras musculares.
En cada extremo, el nervio segrega una pequeña cantidad de neurotransmisor: la acetilcolina.
La acetilcolina actúa localmente, en una zona de la membrana de la fibra muscular abriendo múltiples canales para iones sodio compuerta operada por acetilcolina.
La apertura de esos canales permite la entrada a la fibra muscular de grandes cantidades de iones sodio, en el punto correspondiente a la terminal nerviosa. De esta forma comienza un potencial de acción en la fibra muscular.
Ese potencial de acción se desplaza a lo largo de la membrana de la fibra muscular, igual que sucede con los potenciales de acción en las membranas de los nervios.
El potencial de acción despolariza la membrana de la fibra muscular y también viaja a su interior. Aquí provoca la liberación, desde el retículo endoplásmico hacia las miofibrillas, de grandes cantidades de iones calcio que se hallaban almacenados en el retículo.
Los iones calcio inician fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina, haciendo que se deslicen juntos: éste es el proceso de contracción.
Una fracción de segundo después, se bombean los iones calcio hacia el retículo sarcoplásmico, donde permanecen almacenados hasta que llegue un nuevo potencial de acción.
Como ya sabemos la contracción muscular depende de la energía suministrada por el ATP. La concentración de ATP presente en una fibra muscular sólo mantiene a un músculo funcionado 1 ó 2 segundos solamente. Este problema se soluciona refosforilando el ADP y convirtiéndolo de nuevo en ATP. Existen tres métodos para solucionar este problema:
- La Fosfocreatina: Esta contiene un enlace fosfato de alta energía similar al del ATP. La fosfocreatina se desdobla instantáneamente y la energía liberada se usa para unir un fosfato al ADP, reconstruyendo el ATP. Este método no puede mantener la contracción más allá de 7 u 8 segundos.
- El Glucógeno: Este está almacenado en las células musculares. Se degrada rápidamente y libera energía, que se puede usar directamente en la contracción muscular o para reconstituir fosfocreatina. Dos características de este método son que no requiere oxígeno y su gran velocidad. La acumulación de residuos no permite que el uso de esta forma de energía se extienda más de un minuto.
- El metabolismo oxidativo: en este método se combinan varios substratos alimenticios para liberar ATP. El 95% de la energía en procesos largos proviene de esta fuente, que puede llegar a mantenerlos durante varias horas utilizando glúcidos proteínas y, principalmente, lípidos