Los músculos esqueléticos se contraen y relajan, generando fuerza y permitiendo el movimiento.
Introducción
Los humanos tenemos más de 650 músculos esqueléticos que constituyen aproximadamente el 40% de nuestro peso corporal. Los músculos esqueléticos generan la fuerza que todos los vertebrados necesitan para moverse. De hecho, cada acción que tomamos requiere que se contraigan o se relajen. Pero, ¿cómo lo hacen exactamente?
Las primeras pistas surgieron en 1682 cuando Antoni van Leeuwenhoek, el “padre de la microbiología” holandés, observó los músculos a través de sus lentes de aumento hechos a sí mismo: “Dediqué mi mente a este tema y ahora digo que, dado que vemos que un músculo grande en su turno consiste en muchos miles de [fibras de carne], y que cada fibra de carne nuevamente consiste internamente en filamentos. . . que cada filamento es a su vez un músculo de carne.”
Dediqué mi mente a este tema y ahora digo eso, ya que vemos que un músculo grande a su vez consta de muchos miles de [fibras de carne], y que cada fibra de carne también consta internamente de filamentos. . . que cada filamento es a su vez un músculo de carne.Antoni van Leeuwenhoek, el “padre de la microbiología” holandés
En 1682, cuando Antoni van Leeuwenhoek observó los músculos a través de sus lentes de aumento hechos por él mismo, dibujó lo que describió como "fibras de la carne". © Biblioteca de imágenes de la Royal Society, RS.15742
La organización de las fibras musculares se puede ver fácilmente en esta sección transversal longitudinal del músculo esquelético (ampliación: 100x).
El corte horizontal a través del músculo esquelético muestra cómo las fibras están empaquetadas juntas (aumento: 400x).
La estrategia
Ahora conocemos estos filamentos como miofibrillas. Miles de miofibrillas forman una sola fibra muscular como pequeñas pajitas apiladas dentro de una mucho más grande. Cada miofibrilla se divide en secciones cilíndricas apiladas una encima de otra y unidas entre sí.
Estas estructuras se denominan sarcómeros y son los elementos de contracción más pequeños de un músculo. Cuando decide flexionar los bíceps, los nervios liberan sustancias químicas que hacen que los sarcómeros se aplasten hacia adentro como latas de refresco aplastadas, lo que acorta las miofibrillas. Esto tira y contrae las fibras musculares, lo que flexiona todo el músculo. En esencia, una contracción muscular es la suma de las contracciones de su sarcómero.
Un solo sarcómero se acorta a través de un proceso llamado "teoría del filamento deslizante". Los sarcómeros están hechos principalmente de dos proteínas: actina y miosina. Las proteínas de actina forman delgados filamentos que se extienden desde ambos extremos planos del sarcómero cilíndrico hacia el centro sin conectarse, como paredes opuestas con estantes que no se tocan. Entre cada filamento de actina, gruesos filamentos de miosina se extienden a lo largo de la mayor parte del sarcómero. Los cambios químicos hacen que la miosina se una a la actina y tire de los "estantes" hacia adentro, encogiendo el sarcómero por ambos lados.
La mitad superior de este diagrama muestra un sarcómero en estado relajado, mientras que la parte inferior muestra un sarcómero contraído con delgados filamentos de actina atraídos hacia el centro por gruesos filamentos de miosina.
Cuando los músculos se relajan, ocurre lo contrario. La miosina suelta la actina y los estantes se deslizan hacia afuera, alargando el sarcómero, las miofibrillas y, finalmente, el propio músculo.
Corredizo Los filamentos nos permiten generar fuerza en nuestros músculos que nos permite realizar trabajos como correr, nadar, mirar a través de un microscopio en el siglo XVII o escribir en una computadora en el siglo XXI.
Una ilustración antigua del sistema muscular humano muestra hasta qué complejidad se pueden ensamblar las fibras musculares individuales. Imagen original de Galtier-Boissière y Émile (1912), mejorada digitalmente a partir de la plancha original.
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Las posibilidades
Los científicos e ingenieros están desarrollando músculos artificiales que simulan la contracción y la relajación. Estos diseños podrían mejorar la forma en que se mueven los robots, mejorar los diseños de las bombas y conducir a mejores válvulas, interruptores y sensores automáticos. Es posible que algún día incluso desarrollemos músculos sintéticos para prótesis para ayudar a las personas con problemas de movilidad.
