Músculo y locomoción
Cómo los animales transforman la energía química en movimiento: la maquinaria molecular de la contracción muscular y la mecánica de la natación, el vuelo, la carrera y el arrastre.
Definition
El músculo es el tejido contráctil que genera fuerza y movimiento mediante la interacción de filamentos de actina y miosina, y la locomoción es el movimiento autopropulsado de un animal a través de su entorno, logrado por la acción de los músculos sobre soportes esqueléticos o hidrostáticos.
Scope
Esta área abarca la fisiología comparada del músculo y el movimiento: la estructura del músculo y el mecanismo de deslizamiento de filamentos de la contracción, la energética y los tipos de fibras musculares, la biomecánica que traduce la fuerza muscular en movimiento, y los diversos modos de locomoción y sus eficiencias. Abarca los niveles molecular, celular y de organismo completo, y la forma en que el movimiento se adapta al tamaño corporal y al medio. La cobertura es comparativa y mecanicista, más que clínica.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo convierte el músculo la energía química en fuerza y acortamiento?
- ¿Cómo difieren las fibras musculares en velocidad, resistencia a la fatiga y suministro de energía?
- ¿Cómo se traduce la fuerza muscular en movimiento útil por los esqueletos y las extremidades?
- ¿Qué modos de locomoción han evolucionado y qué hace que el movimiento sea eficiente?
Key theories
- Teoría del deslizamiento de filamentos de la contracción
- El músculo se acorta no porque sus filamentos se acorten, sino porque los filamentos de actina y miosina se deslizan uno sobre otro, un modelo propuesto independientemente por dos grupos a partir de la microscopía del músculo en contracción.
- Ciclo de puentes cruzados
- La fuerza y el deslizamiento son producidos por las cabezas de miosina que se unen repetidamente a la actina, tiran, se desprenden y se vuelven a unir en un ciclo impulsado por la hidrólisis de ATP y regulado por el calcio, lo que explica las propiedades mecánicas del músculo.
Mechanisms
El músculo estriado está construido por sarcómeros en los que filamentos interdigitados de actina y miosina se deslizan uno sobre otro para acortar la fibra. La contracción se desencadena cuando un potencial de acción libera calcio del retículo sarcoplásmico, exponiendo los sitios de unión en la actina para que las cabezas de miosina ciclen a través de la unión, el golpe de fuerza y el desprendimiento, consumiendo ATP en cada ciclo. Las fibras musculares difieren en la velocidad de contracción y en si dependen del metabolismo aeróbico o anaeróbico, lo que da lugar a tipos lentos resistentes a la fatiga y tipos rápidos y potentes adecuados para diferentes tareas. Los músculos actúan sobre palancas esqueléticas o sobre esqueletos hidrostáticos para producir movimiento, y la mecánica resultante depende del tamaño corporal, mostrando la locomoción a través de la natación, el vuelo, la carrera y la excavación costos de transporte característicos. El trabajo comparativo relaciona estos costos con el tamaño corporal y el medio, revelando por qué cada modo de movimiento es eficiente bajo sus propias condiciones.
Clinical relevance
La comprensión molecular de la contracción y el estudio comparativo de la energética muscular sustentan el análisis del rendimiento muscular, la fatiga y el costo energético del ejercicio y la locomoción. Esta entrada es educativa y no proporciona orientación médica.
History
Los estudios termodinámicos del músculo de A. V. Hill y las propuestas independientes de la teoría del deslizamiento de filamentos por Andrew Huxley con Rolf Niedergerke y por Hugh Huxley con Jean Hanson en 1954 establecieron cómo se contrae el músculo. Biomecánicos comparativos como Robert McNeill Alexander analizaron posteriormente cómo el músculo impulsa la diversa locomoción de los animales.
Key figures
- Andrew Huxley
- Hugh Huxley
- Archibald Vivian Hill
- Robert McNeill Alexander
Related topics
Seminal works
- huxley1954
- huxleyhanson1954
- hill2016
Frequently asked questions
- ¿Qué dice la teoría del deslizamiento de filamentos?
- Dice que el músculo se acorta porque los filamentos de actina y miosina se deslizan uno sobre otro en lugar de encogerse, por lo que los filamentos superpuestos aumentan su superposición durante la contracción.
- ¿Por qué algunos músculos son rápidos y otros lentos?
- Las fibras musculares difieren en sus proteínas contráctiles y suministro de energía, con fibras rápidas diseñadas para esfuerzos potentes y rápidos, y fibras lentas para un trabajo sostenido y resistente a la fatiga.