Fisiología general de los sistemas efectores

Concepto y tipos de efectores:

Sistema mediante el cual se puede actuar sobre el medo externo o interno. Según la respuesta del efector puede ser:

–          Mecánico: músculo.

–          Secreción: glándula secretora.

–          Descarga eléctrica: órganos eléctricos.

–          Cambio de color: cromatóforo.

–          Luminosidad: órgano bioluminiscente.

Están regulados por el sistema nervioso, sistema endocrino, ambos o ninguno.

Morfología funcional del músculo estriado:

Puede ser esquelético y cardíaco. Un músculo está formado por células o fibras musculares que poseen dos componentes:

  1. Sistema contráctil con miofibrillas. Cada una es la repetición de una unidad básica conocida como sarcómera que a su vez está formada por dos tipos de filamentos. El primer tipo son los gruesos que están formado por la proteína miosina. La miosina presenta dos regiones: la región alargada y la cabeza de miosina que presenta actividad ATPasa. El filamento delgado está formado por tres tipos de proteína. En primer lugar tenemos la actina. Está formada por actina G o globular que se agrupa formando la actina F o filamentosa, la unión de estas últimas da la actina. La segunda proteína es la tropomiosina que son filamentos que se pliegan sobre la actina F. La última es la troponina que presenta tres subunidades: troponina T (con la que se une a la tropomiosina), triponina I (inhibe o impide la interacción actina/miosina en reposo) y la troponina C (con capacidad para ligar con calcio).
  2. Sistema de membrana que está formada por dos partes. Invaginaciones de la membrana plasmática hacia el citoplasma llamadas túbulos T o transversos. También aparece un abundante retículo endoplasmático (sarcoplasto) que es un reservorio de calcio.

Concepto de unidad motora:

Un unidad motora es el número de células musculares inervadas por una motoneurona (Mn). Cuanto menor es la unidad motora, mayor es la precisión con la que el músculo se contrae.

Acoplamiento excitación/contracción.

Excitación:

  1. Llegada de uno o varios potenciales de acción al terminal axónico. Produce una despolarización en el terminal presináptico proporcional al número de potenciales de acción.
  2. Entrada de calcio en el terminal presináptico. Se abren los canales de calcio voltaje dependientes.
  3. Según la cantidad de calcio que entre, se movilizan y liberan vesículas que contienen el neurotransmisor acetilcolina (Ach).
  4. Unión del neurotransmisor al receptor situado en la membrana postsináptica. Es decir en la membrana celular muscular. El receptor es ionotópico y al abrirse permite el paso de entrada de sodio y salido de potasio. Es un canal catiónico no selectivo.
  5. El sodio entre en más abundancia que la salida de potasio y produce una despolarización en la membrana de la célula muscular. Si supera el valor umbral, se abren lo canales de sodio voltaje dependientes y se produce un potencial de acción. A la despolarización se le conoce como potencial de placa motora.
  6. El potencial de acción se propaga hasta el sistema de túbulos transversos o túbulos T.
  7. Cuando alcanza a los tubulos T, produce una actuación sobre el retículo sarcoplástico. Se abren los canales de calcio.
  8. Se libera calcio desde el retículo.

Contracción:

  1. El calcio se une a la troponina (a su subunidad C) e induce un cambio conformacional tal que el complejo troponina/tropomiosina se desplaza en relación al filamento de actina. Ese desplazamiento facilita que interaccione la actina con las cabezas de las moléculas de miosina. La cabeza de miosina se gira y al hacerlo favorece el acortamiento de la sarcómera o el aumento de la tensión que este realiza. Esto se conoce como la teoría de los filamentos deslizantes.

Contracción muscularDespués se rompen las uniones miosina/actina por hidrólisis mediante gasto de ATP. Entonces el sistema se encuentra libre para otra contracción haciendo que las bandas Z se acerquen más. El ATP puede servir para rotar cabezas o romper los puentes actina/miosina. No se sabe muy bien, pero puede ser que sean las dos hipótesis juntas.

Relajación:

  1. Se produce la reaceptación activa de calcio hacia el interior del retículo. Entonces disminuye la concentración citoplasmática de calcio. La troponina cubre los lugares de unión de la miosina a la actina impidiendo la interacción miosina/actina.

Propiedades mecánicas del músculo:

1) Contracción muscular:

Se puede dar por acortamiento del eje muscular (contracción isotónica) o por un cambio en la fuerza o tensión que no varia su longitud (contracción isométrica). Ambos fenómenos se combinan.

2) Fases de la contracción muscular:

Existen dos etapas:

–          Fase de contracción: se produce la estimulación del músculo creando un acortamiento en longitud o el incremento de la tensión.

–          Fase de relajación: cuando no hay estimulación se da un alargamiento de la longitud o una bajada de la tensión.

Hay un período de latencia que es el tiempo requerido desde que aparece el potencial de acción hasta que se da la fase de contracción. Con frecuencia después de este período de latencia hay una mini relajación. Cada músculo tiene distinta dinámica en respuesta al mismo estímulo.

3) Efecto de la estimulación repetitiva del músculo:

Cuando se da un estímulo se da contracción. Si antes de que vuelva al reposo hay otro estímulo, el efecto se adiciona. Así hasta llegar a un máximo que se conoce como concentración tetánica (llamada así porque es el punto al que se llega por efecto de la toxina tetánica). Ésta se produce entre 20/200 ciclos/s de estimulación. La contracción tetánica finaliza al cabo del tiempo llegando a la fatiga muscular.

4) Curva tención/longitud:

Si la célula muscular está muy contraída la sarcómera tiene muchas conexiones actina/miosina. Si está muy alargada las actinas y miosinas están muy lejos para conectar. Por ello existe un óptimo de longitud inicial que corresponde con el músculo relajado y que permite un acortamiento o cambio de tensión más eficiente.

Curva tensión longitud muscular

5) Curva carga/velocidad:

A mayor carga a desplazar, menor es la velocidad de acortamiento.

Curva velocidad carga muscular

Estos apuntes corresponden a la asignatura Fisiología Animal, cursada por el catedrático Blas Torres Ruiz en la Facultad de Biología, Universidad de Sevilla. Para cualquier duda consulte con su farmacéutico o profesional en la materia más cercano. También son válidos cualquier tipo de saber libresco de mesilla, preferentemente aquellos que tengan mayor rigor científico.

 

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Acerca de Tsalawaly

Licenciado en Biología por la Universidad de Sevilla. Máster en Comunicación Científica, Médica y Ambiental por la Universidad Pompeu Fabra. Presidente de la Asociación Cultural de Divulgación Científica Drosophila. Editor de la revista Boletín Drosophila. Ver todas las entradas de Tsalawaly

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