Sarcómero: partes, funciones e histología
¿Qué es el sarcómero?
Un sarcómero o sarcómera es la unidad funcional fundamental del músculo estriado, es decir, del músculo esquelético y cardíaco. El músculo esquelético es el tipo de músculo que se utiliza en movimiento voluntario y el músculo cardíaco es el músculo que forma parte del corazón.
Decir que el sarcómero es la unidad funcional significa que todos los componentes necesarios para la contracción están contenidos en cada sarcómero. De hecho, el músculo estriado está compuesto por millones de pequeños sarcómeros que se acortan, individualmente, con cada contracción muscular.
Aquí radica el principal propósito del sarcómero. Los sarcómeros son capaces de iniciar grandes movimientos al contraerse al unísono. Su estructura única permite que estas pequeñas unidades coordinen las contracciones de los músculos.
De hecho, las propiedades contráctiles del músculo son una característica definitoria de los animales, dado que el movimiento de los animales es notablemente suave y complejo. La locomoción requiere un cambio en la longitud del músculo a medida que este se flexiona, lo que requiere una estructura molecular que permita el acortamiento del músculo.
Partes del sarcómero (estructura)
Si se examina de cerca el tejido del músculo esquelético, se observa una apariencia rayada llamada estriación. Estas “rayas” representan un patrón de bandas alternas, claras y oscuras, que corresponden a diferentes filamentos proteicos. Es decir, estas rayas están formadas por fibras de proteínas entrelazadas que componen cada sarcómero.
Miofibrillas
Las fibras musculares se componen de cientos a miles de orgánulos contráctiles llamados miofibrillas; estas miofibrillas se disponen paralelamente para formar el tejido muscular. Sin embargo, las miofibrillas en sí mismas son esencialmente polímeros, es decir, unidades repetitivas de sarcómeros.
Las miofibrillas son estructuras fibrosas y largas, y están hechas de dos tipos de filamentos proteicos que se apilan uno encima del otro.
Miosina y actina
La miosina es una fibra gruesa con una cabeza globular, y la actina es un filamento más delgado que interactúa con la miosina durante el proceso de contracción muscular.
Una miofibrilla dada contiene aproximadamente 10 000 sarcómeros, cada uno de los cuales tiene aproximadamente 3 micrómetros de longitud. Si bien cada sarcómero es pequeño, varios sarcómeros agregados abarcan la longitud de la fibra muscular.
Miofilamentos
Cada sarcómero consiste en haces gruesos y delgados de las proteínas mencionadas anteriormente, que en conjunto se denominan miofilamentos.
Al ampliar una porción de los miofilamentos, se pueden identificar las moléculas que los componen. Los filamentos gruesos están hechos de miosina, mientras que los filamentos finos están hechos de actina.
La actina y la miosina son las proteínas contráctiles que causan acortamiento muscular cuando interactúan entre sí. Además, los filamentos delgados contienen otras proteínas con función reguladora llamadas troponina y tropomiosina, que regulan la interacción entre las proteínas contráctiles.
Funciones del sarcómero
La función principal del sarcómero es permitir que una célula muscular se contraiga. Para ello, el sarcómero debe acortarse en respuesta a un impulso nervioso.
Los filamentos gruesos y finos no se acortan, sino que se deslizan uno alrededor del otro, lo que provoca que el sarcómero se acorte mientras que los filamentos conservan la misma longitud. Este proceso se conoce como el modelo de los filamentos deslizantes de la contracción muscular.
El deslizamiento del filamento genera tensión muscular, que es sin duda la principal contribución del sarcómero. Esta acción le da a los músculos su fuerza física.
Una rápida analogía de esto es la forma en que una larga escalera se puede extender o plegar dependiendo de nuestras necesidades, sin acortar físicamente sus partes metálicas.
Participación de la miosina
Afortunadamente, investigaciones recientes ofrecen una buena idea de cómo funciona este deslizamiento. La teoría del filamento deslizante se ha modificado para incluir cómo la miosina es capaz de tirar de la actina para acortar la longitud del sarcómero.
En esta teoría, la cabeza globular de la miosina se encuentra cerca de la actina en un área llamada región S1. Esta región es rica en segmentos con bisagras que pueden doblarse y así facilitar la contracción.
La flexión de S1 puede ser la clave para entender cómo la miosina es capaz de “caminar” a lo largo de los filamentos de actina. Esto se logra mediante ciclos de unión del fragmento de miosina S1, su contracción y su liberación final.
Unión de la miosina y la actiba
Cuando la miosina y la actina se unen, forman extensiones llamadas “puentes cruzados”. Estos puentes cruzados se pueden formar y romper con la presencia (o ausencia) de ATP, que es la molécula energética que hace posible la contracción.
Cuando el ATP se une al filamento de actina, lo mueve a una posición que expone su sitio de unión a la miosina. Esto permite que la cabeza globular de la miosina se una a este sitio para formar el puente cruzado.
Esta unión hace que el grupo fosfato del ATP se disocie, y así la miosina inicia su función. Entonces, la miosina entra en un estado de menor energía donde el sarcómero puede acortarse.
Para romper el puente cruzado y permitir nuevamente la unión de la miosina a la actina en el siguiente ciclo, es necesaria la unión de otra molécula de ATP a la miosina. Es decir, la molécula de ATP es necesaria tanto para la contracción como para la relajación.
Histología
Las secciones histológicas del músculo muestran las características anatómicas de los sarcómeros. Los filamentos gruesos, compuestos de miosina, son visibles y se representan como la banda A de un sarcómero.
Los filamentos delgados, compuestos de actina, se unen a una proteína en el disco Z (o línea Z) llamada alfa-actinina, y están presentes en toda la longitud de la banda I y una parte de la banda A.
La región donde los filamentos gruesos y delgados se superponen tiene una apariencia densa, ya que hay poco espacio entre los filamentos. Esta zona donde los filamentos delgados y gruesos se superponen es muy importante para la contracción muscular, ya que es el sitio donde comienza el movimiento del filamento.
Los filamentos delgados no se extienden completamente en las bandas A, dejando una región central de la banda A que solo contiene filamentos gruesos. Esta región central de la banda A parece ligeramente más clara que el resto de la banda A, y se le llama zona H.
El centro de la zona H tiene una línea vertical llamada línea M, donde unas proteínas accesorias mantienen unidos los filamentos gruesos.
A continuación se resumen los componentes principales de la histología de un sarcómero:
Banda A
Zona de filamentos gruesos, compuestos por proteínas de miosina.
Zona H
Zona central de la banda A, sin proteínas de actina superpuestas cuando el músculo está relajado.
Banda I
Zona de filamentos delgados, compuestos por proteínas de actina (sin miosina).
Discos Z
Son los límites entre sarcómeros adyacentes, formados por proteínas de unión a actina perpendiculares al sarcómero.
Línea M
Zona central formada por proteínas accesorias. Se ubican en el centro del filamento grueso de miosina, perpendicular al sarcómero.
Como se mencionó anteriormente, la contracción ocurre cuando los filamentos gruesos se deslizan a lo largo de los finos filamentos en rápida sucesión para acortar las miofibrillas. Sin embargo, una distinción crucial para recordar es que los miofilamentos en sí mismos no se contraen; es la acción deslizante la que les da su poder para acortar o alargar.
Referencias
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- Hale, T. (2004) Exercise Physiology: A Thematic Approach (1st ed.). Wiley
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- Thibodeau, P. (2013). Anatomy and Phisiology (8th). Mosby, Inc.
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