El documento describe la mecánica de la contracción muscular. Explica que los músculos están compuestos de miofibrillas que contienen filamentos de actina y miosina. Durante la contracción, los puentes de miosina tiran de los filamentos de actina, causando que se deslicen y acorten la distancia entre las líneas Z, lo que resulta en la contracción del músculo. También señala que el aumento del calcio en el sarcoplasma inicia el deslizamiento, mientras que la disminución del calcio

1. UNIVERSIDAD NACIONAL
FACULTAD CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA CIENCIAS DEL DEPORTE
MAESTRIA EN SALUD INTEGRAL Y MOVIMIENTO HUMANO
Fisiología Avanzada del Movimiento Humano
Tema:
Mecánica de la contracción muscular
Profesor: M Sc. Juan Carlos Gutiérrez
Estudiantes:
Alejandra Delgado
Carolina Ruiz
Karla Solis
Marianela Obando
Nahida Andrawus
I Trimestre 2006

2. Introducción
Los músculos son tejidos que permiten la movilización del cuerpo. Según Wilmore y
Costill (2001), existen tres tipos de músculos:
§ El liso
§ El cardiaco
§ El esquelético
Cada uno cumple funciones con diferentes directrices, permitiendo así el movimiento. Si
una persona o animal sufre algún daño en el tejido de alguno de estos músculos es probable
que se minimice su función.
El músculo liso se denomina involuntario puesto que su funcionamiento no depende
directamente de nuestra conciencia. Están ubicados en las paredes de la mayor parte de
vasos sanguíneos lo cual les permite contraerse o dilatarse con el propósito de regular el
flujo sanguíneo (Wilmore y Costill, 2001).
Los músculos esqueléticos denominados voluntarios unen y mueven el esqueleto. El
cuerpo humano contiene más de 215 parejas de este tipo de músculos. Por ejemplo, el dedo
pulgar cuenta con 9 músculos independientes (Wilmore y Costill, 2001).
El músculo cardiaco está ubicado en el corazón y abarca la mayor parte de la estructura. Se
controla así mismo mediante los sistemas nervioso y endocrino (Wilmore y Costill, 2001).
Como ya se sabe, el ejercicio requiere de los músculos para poder producir su movimiento,
pese a las diferencias plasmadas anteriormente su accionar es similar y se requieren en
conjunto para lograr esto y poder realizar actividad física.
El presente trabajo se desarrolla con el objetivo de ahondar en la temática de la contracción
muscular y su importancia radica en que los músculos que componen el cuerpo humano
constantemente se están contrayendo para realizar cualquier tipo de movimiento.
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3. Mecánica de la contracción muscular
Resulta imprescindible abordar en primera instancia ciertas definiciones que faciliten una
mejor comprensión de la mecánica de la contracción muscular, las cuales se detallan a
continuación.
Estructura muscular
Los músculos están compuestos en su exterior por tejido conectivo que según Álvarez
(2000), es un tejido denso que sirve como sostén. Sin embargo, en su interior, constan de
una serie de estructuras. Primeramente se encuentra el epimisio que rodea al músculo, al
cortar éste se ubica el perimisio que cubre fascículos que son pequeñas haces de fibras.
Finalmente se hallan las fibras musculares individuales, a su vez, cada una de estas está
cubierta por una vaina de tejido conectivo (Wilmore y Costill, 2001).
Al observar detalladamente una fibra muscular compuesta por varias miofribrillas que
abarcan su misma longitud, se ve que está rodeada por una membrana de plasma llamada
sarcolema que se funde con el tendón insertándose en el hueso. Dentro del sarcolema se
encuentra una sustancia similar a gelatina llamado sarcoplasma que contiene proteínas,
minerales, glucógeno, grasas disueltas y organelas.
Dentro del sarcoplasma también se encuentra una extensa estructura de túbulos
transversales (llamados Túbulos T) que pasan por entre las miofibrillas y permiten que los
impulsos nerviosos que recibe el sarcolema sean transmitidos a las miofibrillas individuales
compuestas por subunidades más pequeñas llamadas sarcómeros. Cada sarcómero es la
zona de la miofibrilla situada entre dos líneas Z. El sarcómero es considerado como la
unidad funcional contráctil del músculo estriado (Luttgens y Wells, 1982).
Las miofibrillas microscópicas, son elementos contráctiles, ordenadas de forma paralela
dentro de la fibra y formando bandas alternas oscuras y claras que le dan el aspecto estriado
a la fibra muscular. El microscopio electrónico ha mostrado que las estrías son un patrón de
repetición de bandas y líneas debido a una interdigitación de dos grupos de filamentos. Se
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4. ha postulado que estos filamentos de proteínas contráctiles, principalmente de actina y
miosina al ser estimuladas se deslizan entre sí. (Luttgens y Wells, 1982).
También se encuentra una red longitudinal de túbulos llamados retículos sarcoplasmásticos
que sirven como depósito para el calcio (Wilmore y Costill, 2001).
Figura N. 1. Estructura del músculo
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5. Propiedades del tejido muscular
Las propiedades del músculo estriado son: extensibilidad, elasticidad y contractibilidad. Las
dos primeras capacitan al músculo para estirarse como una banda elástica y volver de nuevo
a su longitud normal en reposo, cuando la fuerza de extensión se interrumpe (Luttgens y
Wells, 1982).
La contractibilidad es la característica que permite el acercamiento de las fibras entre sí. De
esta manera hay una diferencia entre la longitud máxima y mínima de una fibra muscular
conocida como amplitud de su acción (Luttgens y Wells, 1982).
Miofibrilla
El componente de la célula muscular es la miofibrilla. Esta contiene dos filamentos
proteicos fundamentales, uno más espeso denominado miosina y otro más delgado que
recibe el nombre de actina (Bowers y Fox, 1998)
Estas proteínas presentan una distribución geométrica en el músculo y otorga su apariencia
en bandas o estriadas y forman los componentes activos en el proceso contráctil y
representan el lugar de utilización de la energía, ósea facilitan la contracción muscular
(Bowers y Fox, 1998).
Sarcómero
Se lo define como la distancia entre dos “lineas Z” (Bowers y Fox, 1998).
El músculo se caracteriza por la presencia de zonas claras y oscuras que se alternan. La
banda I de un sarcómero está constituida sólo por filamentos de actina que se extienden
desde las líneas Z hacia el centro del sarcómero. La banda A está constituida por
filamentos de actina y de miosina (Bowers y Fox, 1998).
Las diminutas proyecciones que se extienden desde los filamentos de miosina hacia los
filamentos de actina reciben el nombre de puentes de miosina. Estas proyecciones son el
instrumento que hacen posible el acortamiento del músculo durante la contracción. Una
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6. zona en el centro de la banda A que está constituida principalmente por filamentos de
miosina, se denomina zona H. Durante la contracción, la zona H se volverá más pequeña o
desaparecerá a medida que la actina y la miosina se deslicen entre sí (Bowers y Fox, 1998).
Figura N. 2 Sarcómero
La contracción muscular
Según Jean Hanson y Hugo Huxley en la época de 1950, la contracción muscular debía ser
un proceso de plegamiento. Sin embargo, Hanson y Huxley propusieron que el músculo
esquelético se acorta durante la contracción debido a que sus filamentos gruesos y finos se
deslizan unos sobre otros. Su modelo es conocido como el mecanismo de deslizamientos de
los filamentos de la contracción muscular (Tórtora y Gabowski, 1998).
Durante la contracción muscular los puentes transversales de la miosina tiran de los
filamentos finos, haciendo que se deslicen hacia dentro en dirección a la zona H. Cuando
los puentes transversales tiran de los filamentos finos, éstos acaban por encontrarse en el
centro de la sarcómero (Tórtora y Gabowski, 1998).
A medida que los filamentos finos van deslizándose hacia dentro, los discos Z van
aproximándose entre ellos y la sarcómera se acorta, pero la longitud de los filamentos
gruesos y finos no cambia. El deslizamiento de los filamentos y el acortamiento de las
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7. sarcómeras determinan el acortamiento de la totalidad de la fibra muscular y, en último
termino, de todo el músculo (Tórtora y Gabowski, 1998).
Figura N.3. Deslizamiento de filamentos del sar cómero
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El inicio del deslizamiento se debe a un aumento de la concentración de Ca en el
sarcoplasma, mientras que un descenso de dicha concentración interrumpe el proceso del
deslizamiento. Esto sucede cuando la fibra muscular está relajada la concentración de Ca en
el sarcoplasma es bajo. Ello se debe a que la membrana del retículo sarcoplamático
2+
contiene bombas para el transporte activo del Ca , que eliminan el calcio del sarcoplasma
(Tortora y Gabowski, 1998).
Los iones de calcio liberados del retículo sarcoplasmático se combinan con troponina,
haciendo que cambie de forma, lo que hace que el complejo troponina­tropomiosina se
separe de los lugares de unión a la miosina que posee la actina (Tórtora y Gabowski, 1998).
2+
La contracción muscular requiere de Ca y energía en forma de ATP (Adenosin
Trifostato). El ATP llega a los lugares de unión del ATP existentes en los puentes
transversales de la miosina. Una porción de cada cabeza de miosina actúa como una
ATPasa, enzima que divide el ATP en ADP + fósforo (P) mediante una reacción de
hidrólisis. Esta reacción transfiere energía desde el ATP a la cabeza de la miosina, incluso
antes de que inicie la contracción muscular. Los puentes transversales de la miosina se
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encuentran en un estado activado. Cuando el nivel del Ca se eleva y la tropomiosina se
desliza y abandona su posición de bloqueo, estas cabezas de miosina activadazas se unen
espontáneamente a los lugares de unión de la miosina existentes en la actina. El cambio de
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8. forma que se produce cuando la miosina se une a la actina genera el golpe de potencia de la
contracción (Tórtora y Gabowski, 1998).
Durante el golpe de potencia de los puentes transversales de la miosina, giran hacia el
centro del sarcómero como los remos de un bote. Esta acción arrastra a los filamentos finos
sobre los filamentos gruesos hacia la zona H. Las cabezas de la miosina giran a medida que
van liberando el ADP (Adenosin Difosfato), (Tortora y Gabowski, 1998).
Una vez completado el golpe de potencia, el ATP se combina de nuevo con los lugares de
unión del ATP que poseen los puentes transversales de la miosina. Cuando esta unión se
produce, las cabezas de la miosina se separan de la actina. De nuevo se produce la
degradación del ATP, lo que proporciona energía a la cabeza de miosina, que recupera su
posición recta original, momento en el que vuelve a estar dispuesta para combinarse con
otro lugar de unión de la miosina del filamento fino que se encuentre en una posición más
alejada (Tórtora y Gabowski, 1998).
El ciclo se repite una y otra vez. Los puentes transversales de miosina se mantienen en
movimiento, hacia atrás y adelante con cada golpe de potencia, desplazando a los
filamentos finos hacia la zona H. (Tórtora y Gabowski, 1998).
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Los golpes de potencia se repiten mientras exista ATP disponible y el nivel de Ca cerca
del filamento fino se mantenga alto (Tórtora y Gabowski, 1998).
Después de la contracción, dos cambios permiten que la fibra muscular vuelva a relajarse:
· La acelticolina (Ach) es rápidamente degradada por una enzima llamada
acelticolinesterasa (AchnE), ésta se encuentra en la hendidura sináptica. Cuando los
potenciales de acción cesan en la neurona motora, no se libera más Ach y la AchnE
degrada con rapidez la Ach ya existente en la hendidura sináptica. Con ello se
detiene la generación de potenciales de acción muscular y los canales de liberación
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del Ca del retículo sarcoplásmatico se cierran. (Tortora y Gabowski, 1998).
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9. 2+
· En segundo lugar, las bombas de transporte activo del Ca eliminan con rapidez el
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Ca existentes en el sarcoplasma pasándolo al interior del retículo sarcoplásmatico
(Tórtora y Gabowski, 1998).
2+
Cuando el nivel de Ca cae en el sarcoplasma, el complejo tropomisina­troponina vuelve a
deslizarse sobre los lugares de unión de la miosina existentes en la actina, lo que impide
que los puentes transversales de la miosina se unan a la actina, de forma que los filamentos
finos recuperan su posición relajada (Tórtora y Gabowski, 1998).
La teoría del filamento deslizante en la contracción muscular según Bowers y Fox, no se
conoce plenamente el mecanismo implicado en el desplazamiento. Sin embargo, existe un
consenso bastante amplio sobre el hecho de que al producirse la estimulación de un
músculo los puentes de miosina forman un tipo de unión con sitios seleccionados en los
filamentos de actina (Bowers y Fox, 1998).
Este proceso de acoplamiento algunas veces denominado formación de actomiosina,
dependen de la presencia de iones de calcio. Una vez fijados, los puentes giran de tal
manera que los filamentos de actina son atraídos sobre la miosina y hacia el centro del
sarcomero. Durante este proceso el ATP es degradado a ADP y a P, el músculo se acorta y
se desarrolla tensión. Cuando la estimulación se detiene el músculo se relaja y regresa a su
estado de reposo (Bowers y Fox, 1998).
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10. Figura N.4. Mecánica de la contracción
Ley del todo o nada
Para que un músculo se contraiga es necesario que se genere un potencial de acción, es
decir que se “acumule ”la suficiente energía para que se dé da contracción. Esto sucede a
partir de los ­70 miliVoltios, estos es porque el interior de la membrana celular está cargada
con iones negativos. Conforme se va acercando al umbral propio de la célula muscular (­70
mV) las probabilidades que se de la contracción son mayores. Si llega a este, se contrae, y
si el estímulo se mantiene, la contracción se mantiene; pero por el contrario, si no se da,
este no se contrae. Es por eso que se dice que responde a la Ley del todo o nada (Ganong,
1998).
Fibras muscular es de contracción lenta y de contracción rápida
En el cuerpo humano, las fibras musculares no son iguales; un mismo músculo puede tener
dos tipos diferentes, a saber fibras de contracción lenta (ST, en inglés Show­twich) y de
contracción rápida (FT, en inglés fast­twich).
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11. Las fibras de contracción lenta necesitan 110 ms para alcanzar su tensión cuando son
estimuladas, mientras que las fibras de contracción rápida alcanzan su máxima tensión en
aproximadamente 50 ms.
Las fibras FT se clasifican en FTa (Contracción rápido de tipo a), las FTb de contracción
rápida de tipo b y las FTc. Las diferencias no se comprenden del todo, pero se cree que las
más utilizadas son las FTa y las que se usan con menos frecuencia son las FTc.
Características de las fibras ST y FT
Las fibras de contracción lenta y rápida se denominan de esta forma por su velocidad de
acción que el resultado de diferentes formas de miosina ATPasa que es la enzima que libera
la energía para producir la contracción, por lo que las fibras FT disponen de energía más
rápido que las ST.
Las FT tienen un retículo sarcoplamático más desarrollado que las otras y son las neuronas
las que parecen determinar la diferencia entre estas.
Tabla N. 1. Tipos de fibras muscular es
Clasificación de las fibras
Sistema 1 Contracción lenta Contracción rápida a Contracción rápida b
Sistema 2 Tipo I Tipo IIa Tipo IIb
Sistema 3 OL GOR G
Característica
Capacidad oxidativa Alta Moderadamente alta Baja
Capacidad glucolítica Baja Alta La más alta
Velocidad contráctil Lenta Rápida Rápida
Resistencia a fatiga Alta Moderada Baja
Fuerza de unidad motora Baja Alta Alta
Fuente: Wilmore y Costill, 2001; pag 35.
Es importante rescatar que las fibras de contracción lenta se caracteriza por tener una
elevada resistencia aeróbica por lo que se movilizan con más frecuencia durante las pruebas
de resistencia de baja intensidad, como por ejemplo una maratón.
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12. Las fibras de contracción rápida sirven para rendir anaeróbicamente por lo que se fatigan
más fácilmente. Por ejemplo: las carreras de una milla.
Cuando una persona envejece, los músculos pierden fibras rápidas y se incrementa el
porcentaje de fibras de contracción lenta (Wilmore y Costill, 2001).
Figura N.5 Uso de las diferentes fibras musculares según tensión
Conclusión
Para poder llevar a cabo la mecánica de la contracción muscular se requieren una serie de
estructuras que conjuntamente unifican sus funciones y características para realizar el
movimiento.
A si mismo, el cuerpo va a necesitar sustancias que provean energía o que participen en el
proceso para obtenerla, como el fósforo para producir el ATP (Adenosin Trifosfato) que
será la forma de energía a utilizar.
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13. A la vez se requieren de otros nutrientes, en esto mencionamos minerales como el calcio
considerado como indispensable para lograr la contracción muscular.
Además el organismo tiene en sus músculos diferentes tipos de fibras que se complementan
para realizar la actividad física, y cada una se utilizará de acuerdo al tipo de actividad física,
ya sea aeróbica o anaeróbica.
Como se mencionó en un principio, una lesión en algún componente estructural que
conforma la mecánica de la contracción muscular es posible que limite de alguna manera la
capacidad del movimiento.
Bibliografía
Alvarez, Juan. (2000). Diccionario Mosby. Medicina, Enfermería y Ciencias de la Salud.
Quinta Edición. Harcourt España. Madrid.
Bowers Richard, Fox Edgard. (1998). Fisiología del Deporte. Tercera Edición. Editorial
Panamericana. México.
Ganong, William. (1998). Fisiología Médica. Décimo sexta Edición. Editorial El Manual
Moderno. México.
Luttgens Kathryn, Wells Katharine. (1982) Kinesiología Bases Científicas del
Movimiento Humano. Sétima Edición. España.
Tortora Gerard, Grabowski Sandra. (1998). Principios de Anatomía y Fisiología. Sétima
Edición. España.
Wilmore R y Costill, D. (2001). Fisiología del Esfuerzo y del Deporte. Cuarta Edición.
Editorial Paidotribo. Barcelona.
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