Sarcómero
Definición sarcómero
Un sarcómero es la unidad funcional del músculo estriado. Esto significa que es la unidad más básica que forma nuestro músculo esquelético. El músculo esquelético es el tipo de músculo que inicia todo nuestro movimiento voluntario. Aquí radica el propósito principal del sarcómero. Los sarcómeros pueden iniciar un gran movimiento de barrido al contraerse al unísono. Su estructura única permite que estas pequeñas unidades coordinen las contracciones de nuestros músculos.
La imagen muestra la fibra del músculo esquelético.
De hecho, las propiedades contráctiles del músculo son una característica definitoria de los animales. El movimiento de los animales es notablemente suave y complejo. El movimiento diestro requiere un cambio en la longitud del músculo a medida que el músculo se flexiona. Esto requiere una estructura molecular que pueda acortarse junto con el acortamiento del músculo. Tales requisitos se encuentran en el sarcómero.
Tras una inspección más cercana, el tejido del músculo esquelético emite una apariencia rayada, llamada estriación. Estas «rayas» se desprenden de un patrón de bandas claras y oscuras alternas correspondientes a diferentes filamentos de proteínas. Estas rayas están formadas por las fibras entrelazadas que componen cada sarcómero. Las fibras tubulares llamadas miofibrillas son los componentes básicos que forman el tejido muscular. Sin embargo, las miofibrillas en sí mismas son esencialmente polímeros o unidades repetidas de sarcómero. Las miofibrillas son fibrosas y largas, y están hechas de dos tipos de filamentos de proteínas que se apilan uno encima del otro. La miosina es una fibra gruesa con una cabeza globular y la actina es un filamento más delgado que interactúa con la miosina cuando nos flexionamos.
Se muestra una ilustración básica de los componentes subyacentes del músculo esquelético, hasta el sarcómero.
Estructura de sarcómero
Cuando se observa al microscopio, las fibras musculares de diferentes longitudes se organizan en un patrón apilado. Las hebras de miofibrillas, por lo tanto actina y miosina, forman haces de filamentos dispuestos paralelos entre sí. Cuando un músculo de nuestro cuerpo se contrae, se entiende que la forma en que esto sucede sigue la teoría del filamento deslizante. Esta teoría predice que un músculo se contrae cuando se permite que los filamentos se deslicen entre sí. Esta interacción, entonces, puede producir fuerza contráctil. Sin embargo, la razón por la que la estructura del sarcómero es tan crucial en esta teoría es que un músculo necesita acortarse físicamente. Por tanto, existe la necesidad de una unidad que sea capaz de compensar el alargamiento o acortamiento de un músculo en flexión.
La teoría del filamento deslizante fue propuesta por primera vez por científicos que habían utilizado microscopía de alta resolución y tinciones de filamentos para observar los filamentos de miosina y actina en acción en varias etapas de contracción. Pudieron visualizar el alargamiento físico del sarcómero en su estado relajado y el acortamiento en su estado contraído. Sus observaciones llevaron al descubrimiento de zonas de sarcómeros.
La figura representa la estructura de un sarcómero. (Cada zona está etiquetada).
Primero observaron que los cambios dinámicos que estaban ocurriendo siempre ocurrían en los mismos lugares o zonas. Notaron que una zona de sarcómero repetido, más tarde llamada «banda A», mantenía una longitud constante durante la contracción. La banda A tiene un mayor contenido de filamento de miosina grueso, como se esperaba por la rigidez del área. La banda A es el área en el centro del sarcómero donde se superponen filamentos gruesos y delgados. Esto les dio a los investigadores una idea de la ubicación central de la miosina. Dentro de la banda A está la zona H, que es el área compuesta solo por miosina espesa. Esencialmente, se puede pensar que la banda A incluye «toda» la miosina, incluida la miosina entrelazada con actina en su cabeza bulbosa. Ubicada en cada extremo de la longitud del sarcómero está la banda I. Las bandas I son las dos regiones que contienen exclusivamente filamento delgado. Una forma rápida de recordar esto es que la banda I tiene filamentos “delgados, activos”. Los filamentos gruesos están ubicados no muy lejos del sitio de la banda I; pero a cada lado, sus márgenes delinean donde terminan los filamentos gruesos. Asimismo, las líneas Z o discos que dan a los sarcómeros una apariencia rayada bajo un microscopio óptico delimitan las regiones entre los sarcómeros adyacentes. La línea M, o división media, se encuentra justo en el medio de las líneas Z y contiene un tercer filamento menos importante llamado miomesina. las líneas Z o discos que dan a los sarcómeros una apariencia rayada bajo un microscopio óptico en realidad delinean las regiones entre los sarcómeros adyacentes. Línea M, o división media, se encuentra justo en el medio de las líneas Z y contiene un tercer filamento menos importante llamado miomesina. las líneas Z o discos que dan a los sarcómeros una apariencia rayada bajo un microscopio óptico en realidad delinean las regiones entre los sarcómeros adyacentes. La línea M, o división media, se encuentra justo en el medio de las líneas Z y contiene un tercer filamento menos importante llamado miomesina.
Atajo mental de filamento:
- I es una letra delgada, contiene solo filamentos delgados.
- H es una letra más ancha, contiene solo filamentos gruesos.
Como se mencionó anteriormente, la contracción ocurre cuando los filamentos gruesos se deslizan a lo largo de los filamentos delgados 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 de deslizamiento la que les da el poder de acortar o alargar.
Función sarcómera
El deslizamiento de filamentos genera tensión muscular, que es sin duda la principal contribución del sarcómero. Esta acción otorga a los músculos su fuerza física. Una analogía rápida de esto es la forma en que una escalera larga se puede extender o plegar según nuestras necesidades, sin acortar físicamente sus partes metálicas.
Afortunadamente, una investigación reciente nos da una buena idea de cómo funciona este deslizamiento. La teoría del filamento deslizante se ha modificado para incluir cómo la miosina puede 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 articulados que pueden doblarse y así facilitar la contracción. La flexión de S1 puede ser la clave para comprender cómo la miosina es capaz de «caminar» a lo largo de los filamentos de actina. Esto se logra mediante el ciclo de miosina-actina. Esta es la unión del fragmento de miosina S1, su contracción y su eventual liberación.
Cuando la miosina y la actina se unen, forman extensiones llamadas «puentes cruzados». Estos puentes cruzados pueden formarse y romperse con la presencia (o ausencia) de ATP. El ATP hace posible la contracción de S1. 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 transversal. Esta unión hace que el grupo fosfato del ATP se disocie y, por lo tanto, la miosina inicia su golpe de potencia. La miosina entra así en un estado de menor energía en el que el sarcómero puede acortarse. Además, el ATP debe unirse a la miosina para romper el puente cruzado y permitir que la miosina se vuelva a unir a la actina e inicie el siguiente espasmo.
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