Biología, la vida en la tierra con fisiología TOMO 02-páginas-77

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Acción y sostén: músculos y esquíle lo 7 8 9
E s tu d io de ca so o t r o v i s t a z o
M úsculos de oro
Com o ya se ha visto, las fib ras m usculares d ifieren en 
su com posición y capacidades. Las fibras de con tracc ión rápida 
tienden a se r gruesas y a contraerse co n rapidez, pero se fatigan 
con facilidad. Las fib ras de contracción lenta son delgadas y se 
contraen despacio, pero resisten la fatiga. Estos hechos plantean 
algunas preguntas interesantes.
En prim er lugar, ¿ la s d iferencias en los tipos de fib ras e s lo 
que hace que Usain Bolt sea cam peón o lím p ico en carreras cortas 
de a lta velocidad d e 100 y 200 metros y Sam uel W ansiru sea 
medallista de oro en la m aratón? Si y no . S in una abrumadora 
m ayoría d e fibras m usculares de contracción rápida. Bo lt s in duda 
no habría ganado la m edalla de oro e n las ca rre ras cortas d e alta 
velocidad. Sin em bargo, probablemente todos los q ue participan 
en las carreras cortas dentro d e las com petencias fina les tienen 
la m ism a proporción e levada d e fib ras de contracción rápida que 
to lt. Todos los m ejores m aratonistas se asemejan — al menos 
superficialmente— a W ansiru , pues cuentan con fib ras musculares 
m uy delgadas, en su m ayor parte de contracción lenta, en 
sus piernas. Po r consiguiente, los tipos ‘ apropiados* de fibras 
m usculares son esenciales para la g loría o lím pica, pero por sí 
solos no son suficientes para ganar la m edalla d e oro.
En segundo lugar, los corredores d e carreras cortas y los 
maratonistas ¿nacen o se hacen? Tal ve z am bas cosas, la s 
proporciones d e fibras musculares d e contracción rápida y de 
contracción lenta varían m uchoen la población humana, la 
hvestigacíón publicada en la década d e 1990 concluyó que alrededor 
de la mitad d e la diferencia en el tipo de fibras es genética y la otra 
mitad e s ambiental. Es probable que las personas con una elevada 
proporción d e fibras d e contracción lenta sobresalgan en los deportes 
de resistencia y , por consiguiente, los prefieran, mientras que aquellas 
con m ás fibras d e contracción rápida m uy probablemente muestren 
preferencia por los deportes que requieren derroches repentinos 
de rapidez o d e fuerza. El entrenamiento intensivo por lo general 
no cambia e l número d e fibras que tiene una persona, pero puede 
convertir algunas fibras de contracción lenta en fibras de contracción 
rápida y viceversa. Bo lt y Wansiru entrenan m uy arduamente y en 
formas m uy especializadas para sus eventos. Por consiguiente, aun 
cuando sería difícil o imposible hacer los experimentos apropiados 
en seres humanos, es probable que un maratonlsta de clase mundial 
la y a nacido con una tendencia a desarropar músculos d e contracción 
tenia, y convirtiera muchas fibras musculares de contracción 
rápida en fibras musculares de contracción lenta por medio de un 
prolongado entrenamiento en distancias largas. Lo opuesto seria 
cierto e n el caso de los corredores d e carreras cortas.
Además, e n 2009, los genetistas especializados e n deportes 
y buena condición fis lca concluyeron q ue por lo m enos 2 2 1 
genes crom osóm lcos y 1 8 genes m tiocondrlales contribuyen al 
desempefto atlético, d e m anera que no es sólo una cuestión de 
fibras d e contracción lenta versus fib ras d e con tracc ión rápida, 
regímenes d e entrenam iento o co rre r a pesar d e l do lor, lo que
hace de alguien un atleta d e é lite . Nadie sabe qué ale los de todos 
estos genes tiene Bolt, W ansiru o cualquier o tro a tle ta d e é lite , 
pero no cabe duda de q ue tanto Bolt co m o W ansiru tienen un 
soberbio con junto de genes de condición física.
R jr último, ¿qué implicación tiene la genética, los tipos de fibra 
muscular y la capacitación en las personas regulares? Bien, nadie 
puede llegar a las Olimpiadas, y mucha menos traer a casa la medalla 
de oro. sin ganar la Toteria genética". Además, ser un atleta olímpico 
es una carrera, no un pasatiempo. Se necesitan m uchos años de 
entrenamiento «donde se conjugue U n to la preparación fisicacom o la 
técnica) para alcanzar la condición física q ue se necesita para aspirar 
a una oportunidad. Los d ías d e l ‘atleta n a to 'q u e un día despierta y 
decide ganar b s ju e g o s O lím picos pasaron hace m ucho tiempo.
Lo que es particularmente frustrante e s que las personas difieren 
considerablemente e n su respuesta al entrenamiento. C on el mismo 
régimen de ejercicio, algunas personas mejoran con rapidez la salud 
cardiovascular, la resistencia para correr o la fuerza, m ientras que 
otras muestran muchos menos beneficios. Por ahora sólo se conocen 
unos pocos de los genes responsables d e ta les diferencias. Uno de 
esos genes, q ue produce una proteína con el intimidante nombre 
de pcroxlsoma receptor delta activado por prollfcrador (PPARD, por 
sus siglas e n Inglés), Influye con fuerza en la respuesta al ejercicio 
u n to e n los ratones como en las personas, lo s ratones diseñados 
para producir cantidades anormalmente grandes d e PPARD tienen 
una proporción mucho m ás elevada d e fibras de contracción lenta 
que los ratones norm ales y pueden correr con el doble d e rapidez, 
lo s ratones manipulados genéticamente para producir grandes 
cantidades de la enzima fosfoenolpiruvato carboxiqulnasa corren de 
10 a 20 veces m ás rápido q ue los ratones normales. O tros genes, 
como factor- 1 d e crecim iento semejante a la Insulina, también 
influyen e n e l tipo y la fuerza del músculo. En qué momento o qué 
tan probable e s que los tratamientos basados e n esos ‘genes para 
la buena habilidad física’ lleguen a la práctica clínica para curar una 
enfermedad, o para triunfar e n la pista, dándoles a los atletas una 
ventaja injusta al proporcionarles alguna ‘droga genética*, es algo 
que cualquiera se pregunta.
B ÍO É tica C o n s id e r a e s to
M uchos padres tratan d e d arles a sus h ijos un im pulso en la vida, 
lo cual e s algo m u y com prensible. Una empresa llam ada Atlas 
Sports Genetics (Genética d e l Deporte A tlas) realiza un a prueba 
a los n iños pequeños para ve r q ué alelo tienen e n un gen que 
codifica un a proteína im portante e n las cé lu las m usculares. Un 
alelo se ha asociado con los m úsculos de con tracc ión rápida y una 
habilidad en los deportes q ue requieren velocidad o fuerza. Se 
cree q ue se deberla guiar a los n iños hom ocigotos d e este alelo 
a las carreras co rtas de a lta ve loc idad o al fú tbol am ericano, m ás 
que a las carreras de la rga d istancia o al fú tbol. S in em bargo, 
alrededor d e 1 8 % d e la población e s tom oc ig o ta para este a le lo y 
d ifícilm ente cualqu iera d e esas personas son superatletas. ¿Crees 
que esa prueba genética e s ú til, e n particular para los n iños? ¿Q ué 
sucedería s i pudieras hacer una prueba para, por decir, 2 0 genes 
relacionados co n la habilidad fislca?
1
Repaso del capítulo
R e s u m e n d e c o n c e p to s d a v e
4 0 .1 ¿ C ó m o fu n c io n a n ju n to s lo s m ú scu lo s y el 
e s q u e le to p a ra p r o p o r d o n a r e l m o v im ie n to ? 
lo s m úsculos s ó lo se pueden contraer. Los m úscu los esqueléticos 
trabajan co n el esqueleto, q ue p ro p o rd o n a un a estructura contra la
cual la contracción puede m over el cuerpo. Los an im a les pueden 
tener esqueletos h id rostilicos, exoesqueletos o endoesqueletos. Hn 
todos los casos, los pares de m úsculos antagonistas aculan sobre el 
esqueleto para m o ve r al cuerpo.
4 0 .2 ¿C u á le s s o n la s e s tru c tu ra s d e lo s m úscu los 
d e lo s a n im a le s v e r te b ra d o s ?
Los vertebrados tienen tres tipos d e músculos: esquelético, cardia­
c o y liso. F J m úscu lo esquelético está u n id o a l cuerpo y m ueve el 
esqueleto cuando se contrae. E l m ú scu lo cardiaco, q ue só lo se e n ­
cuentrae n e l corazón, b om b ea la sangre. F.l m ú scu lo liso m ueve 
el a lim en to a lo largo del aparato digestivo, ajusta e l d iám etro de
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7 9 0 Anatom ía y fisiología animal
Icb vasos sangu íneos y contrae los órganos huecos co m o la vejiga 
y e l útero.
Las fib ras del m ú scu lo esquelético consisten e n subunidades 
d e m io f ib r illa s rodeadas d e re t ícu lo sarcop lasm ático. Las m iofi- 
brillas se co m p on en de subun idades q ue se repiten llam adas sar­
cóm eros, un idas de u n extrem o a l o tro . Cada sarcóm ero consiste 
en filam entos alternantes gmesos hechos d e m ios in a y filam entos 
delgados hechos de actin a y dos proteínas accesorias m ás peque­
ñas (tro p o n in a y tro p o m io s in a ). Estos filam entos están u n id o s a 
proteínas llam adas líneas Z q ue fo rm an los lím ites d e los sarcó- 
meros.
4 0 .3 ¿ C ó m o se c o n tra e n lo s m ú scu lo s e sq u e lé tico s ?
Una neurona m otriz enerva a cada fibra m uscular e n u n a sinapsis 
llam ada u n ió n neuromuscular. U n potencial d e acción e n la neu- 
tona m otriz hace q ue libere acetilcolina lu d a la fibra muscular, 
estim ulando u n potencial exd tador postsináptico q ue provoca un 
potendal de a cd ó n e n la fibra. Este potendal d e a c d ó n estim ula la 
lib e rad ón d e C a " d e l retícu lo sarcoplasmático. E l C a 2* hace que las 
proteínas accesorias d e l filam ento delgado se m uevan y revelen de 
esta m anera sitios d e u n ió n sobre la actina a la cual están unidas las 
cabezas d e m iosina. Éstas se fiexionan repetidas veces, lo q ue hace 
q ue los filam entos delgados y gruesos se deslicen unos m ás a l lá de 
otros, acortando e l sarcómero. E l acortam iento de los sarcómeros 
reduce e l tam año d e toda la fibra muscular. Cuando c l p o tend a l de 
acdón ha term inado, e l ca ld o se transporta activam entede regreso al 
retículo sarcoplasmático, term inando la contracción. l a energía para 
la con tracaón m uscular p roviene del ATI*, q ue se puede derivar d e la 
resp iradón celular, o , e n el caso d e arranques repentinos d e actividad 
enérgica, d e la glucólisis, que no utiliza oxígeno.
E l grado d e la co n traca ó n m uscu la r está d ete rm inado por 
el n ú m e ro d e fibras m usculares estim uladas p o r u n a neurona 
m o triz y la fre cu en d a d e los p o ten d a le s d e a c d ó n e n cada fibra. 
H e s t ím u lo ráp id o e n todas las fib ras de un m ú scu lo causa un a 
con tracc ión m áxim a.
B io F l ix Muscle Contraction (disponible en 
inglés)
4 0 .4 ¿ E n q u é d if ie re n lo s m ú scu lo s c a rd ia co 
y l is o d e l esq ue lé tico ?
FJ m ú sa ilo cardiaco es estriado deb ido a su arreglo regular de 
filam entos gruesos y delgados. Sus células se contraen de m odo 
r itm ico y espontáneo; estas con tracdones están sincronizadas por 
señales eléctricas produddas p o r fibras m usculares especializadas 
m e l m arcapasos del corazón, la s fibras musculares cardiacas es­
tán intcrconectadas p o r d iscos intercalados que contienen muchas 
uniones abiertas. Estas conducen señales eléctricas, p rodudendo 
un a co n traca ó n coord inada.
E l m ú scu lo liso carece d e sarcóm eros organizados. A l igual 
q ue e l m ú scu lo card iaco , las célu las del m ú scu lo liso están eléc­
tricam ente apareadas p o r un iones ab iertas. E l m ú scu lo lis o rodea 
a los órganos huecos co m o e l útero , e l ap ara to digestivo, la vejiga, 
las arterias y las venas, p rod u c ien d o co n tracd o n es invo lun ta rias, 
lentas, y sosten idas o rítm icas.
4 0 .5 ¿C u á le s s o n la s fu n c io n e s y la s e s tru c tu ra s 
d e l e s q u e le to d e lo s v e r te b ra d o s ?
15 esqueleto vertebrado p ro p o rd o n a apoyo al cuerpo, sitios de 
u n ió n para los m úsculos y p ro tecd ó n para los órganos internos, 
lo s g lóbulos rojos, los g lóbulos b lancos y las p laquetas se p rod u ­
cen e n la m édu la ósea. El hueso actúa co m o u n s it io d e a lm ace­
n am ien to para e l ca ld o y e l fósforo. E l esqueleto axial inc lu ye el
cráneo, la co lu m n a vertebral y la caja torádea. E l esqueleto apendi- 
cu la r consiste e n los c in turones p ea o ra l y pélvico y los huesos de 
trazos, p iernas y pies.
U esqueleto verteb rado está co n fo rm ado d e cartílagos, hu e ­
sos y ligam entos. Todos se co m p o n en d e célu las q ue se ae tan 
co lág eno y varias otras sustancias h a d a un a m atriz extracelular. 
E l cartílago está u b icad o e n los extrem os d e los huesos y form a 
a lm o h ad illa s e n m u d ias a rticu ladones y e n los discos interver- 
tebrales. T am b ién sostiene la nariz, las orejas y los pasajes res­
p ira torios. D urante e l d esarto llo em brionario , e l cartílago es el 
precursor d e l hueso . l o s ligam entos conectan a lo s huesos e n las 
a rticu lad o n es m óviles . E l hueso está fo rm ad o p o r osteoblastos, 
q ue secretan un a matriz, de co lágeno q ue se endurece d e b id o al 
fosfato d e c a ld o . U n hueso t íp ico está co n fo rm ado p o r un a cu­
b ie rta ex tem a de hueso d u ro c o m p a a o (a la cual están un ido s los 
m ú scu lo s ) y un hueso espon joso in te rn o (q u e puede contener 
m édu la ósea). E l rem o d e lam ien to del hueso ocu rre m ed ian te la 
acc ió n co o rd in ad a d e los osteodastos (q u e d isu e lven el h u e so ) y 
los osteoblastos (q u e a e a n hueso n u evo ).
4 0 .6 ¿ C ó m o m u e v e n lo s m ú s c u lo s e l e s q u e le to 
d e u n v e r t e b r a d o ?
E n el esqueleto d e un vertebrado, e l m ovim ien to ocurre alrededor de 
las articu ladones. lo s tendones unen a los pares d e m úsculos anta­
gonistas a los huesos a cada lado de un a articu ladón. l a con tracaón 
d e u n m úsculo m u eve a la a rticu ladó n y estira a su m úscu lo antago­
nista. En las a rtia ilad o n es d e bisagra, los m úsn ilo s están un idos a 
un hueso estadonario e n sus orígenes y a un hueso e n m ovim iento 
e n sus inserdones. I.a con tracaón del m úsculo flexor d ob la la artioi- 
laaó n ; la con tracdón de su extensor antagonista la endereza.
T é r m in o s d a v e
a c tin a 778 
a r t ic u la c ió n 776 
a rt icu la c ió n d e b isag ra 788 
a rt icu la c ió n m u it ia x ia l 788 
c abeza d e m io s in a 779 
ca rt íla g o 785 
c o n d ro c ito 785 
e n d o csq u e le to 776 
e sq u e le to 775 
esq ue leto a p e n d ic u la r 784 
esqueleto ax ia l 784 
e sq u e le to h id ro s tá t ic o 775 
exo esq ue le to 776 
ex ten so r 776 
fib ra m u scu la r 778 
fila m e n to d e lg a d o 778 
fila m e n to g ru eso 778 
flexor 776 
hueso 785 
hueso co m p a c to 785
in se rc ió n 788 
lig a m e n to 785 
lín e a 7. 778 
m io f ib r i l la 778 
m io s in a 778 
m ú scu lo ca rd ia co 777 
m ú scu lo e sq u e lé t ico 777 
m ú scu lo l is o 778 
m ú scu lo s an tag o n is tas 775 
o r ig e n 788 
o steob las to 785 
osteoc ito 785 
o steoc la s to 785 
o s te o p o ro s is 787 
re t ícu lo sa rco p lasm á tico ( R S ) 
778
sa rcó m ero 778 
te n d ó n 778 
t ú b u lo T 778 
u n id a d m o tr iz 781 
u n ió n n e u ro m u sc u la r 781hueso e sp o n jo so 785
R a z o n a m ie n to d e c o n c e p to s
L le n a lo s e sp ac io s
1 . l o s tres tipos d e sistem a esquelético q ue se e n o ie n tra n e n los
an im a les so n . __________y __________. Los tres m ueven el
esqueleto u tiliz an d o pares de m ú s a i lo s _________ .
2 . Los m úsculos _________ y ____________son estriados d eb id o a
que tienen u n arreglo regu lar de sarcóm eros. lo s m úsculos
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Acción y sostén: músculos y esqueleto 7 9 1
_________ y ___________p o r lo co m ú n n o estánba jo u n con tro l
consciente. Los m ú s c u lo s _________ y ___________ p o r lo co m ú n
e t á n interconectados p o r u n io n es abiertas.
3 . La cé lu la de u n m ú scu lo esq ue lético se l la m a ____________. Está
con fo rm ada p o r haces d e estructuras c ilind ricas llam adas
. q ue a su vez se co m p o n en d e c ilind ros m u ch o 
más pequeños, lo s _______________, un ido s d e extrem o a extre­
m o a s u s _____________ .
4 . La con tracc ión d e l m úscu lo resulta d e las in teraedones entre 
los filam entos delgados, com puestos p rin c ipa lm en te d e la
p r o t e ín a ________. Las 'c a b e z a s ' d e la p rote ína d e l fila m e n to
grueso se aferran a la p rote ína d e l fila m e n to delgado y se
tlex ionan . La energ ía d e __________se u tiliz a para extender la
cabeza, q ue alm acena la energ ía para im pu lsar e l m o v im ie n ­
to d e flex ió n de la cabeza, t iran d o d e l fila m e n to delgado más 
a llá del f i la m e n to grueso.
5. la s neuronas m otrices e n e rvan a las fibras del m ú scu lo con 
sinapsis especializadas llam adas La lib e ra d ó n de 
a re tileo lin a e n esas sinapsis fin a lm e n te p rovoca u n p o tend a l 
d e a c a ó n e n la fib ra d e l m ú scu lo , q u e in vad e e l in te rio r d e la
fibra p o r m e d io d e _________, y es tim u la la lib erac ión d e iones
ca lc io d e _________ .
6. E l esqueleto se co m p on e d e tres tipos d e te jid o conectivo : 
_________ , _________ y ___________. Todos tienen células incrusta­
das e n un a m atriz d e p ro te ín a d e y otros com ponen-
v s extracelulares, co m o g licoproteínas y fo sfa to d e ca ld o .
7. l in a a rticu lac ión __________ se m u eve e n dos d im ensiones,
m ientras que un a a r t ic u la d ó n _________ tien e u n m o v im ie n to
s ign ifica tivo e n tres d im ensiones. En un a a rt icu la d ó n bidi-
m ensiona l, e l m ú scu lo __________ fiex iona la a rticu lac ión y el
m ú scu lo __________endereza la a rticu lad ó n .
P re g u n ta s d e repaso
1. H az u n b osq ue jo d e un a fib ra m uscu la r re lajada q ue co n ten ­
ga un a m io f ib r illa , sarcóm eros y filam entos gruesos y delga­
dos. ¿C ó m o se vería e n com parac ión con un a fib ra m uscu la r 
con tra ída?
2 . D escribe e l p roceso de un a con tracc ión d e l m ú scu lo esque­
lético, em pezando co n u n potenc ia l d e a c a ó n e n un a neu ­
rona m o triz y te rm in an d o co n e l re la jam ien to d e l m úscu­
lo. T\i respuesta debe in c lu ir las siguientes palabras: u n ió n 
neutom uscular, tú b u lo T, retícu lo sarcop lasm ático, ca ld o ,
filam entos delgados, sitios d e u n ió n , filam entos gruesos, 
sarco m ero, l ín e a Z y transporte activo.
3. Explica los dos e n u n d ad o s sigu ientes: los m ú sa ilo s só lo se 
pueden co n trae r d e m anera activa ; las fib ras m usculares 
se a largan d e m an e ra pasiva.
4 . ¿C uá les son los tres tipos d e esqueleto q ue se e n a ie n tra n en 
los an im a les? Pa ra u n o d e e llo s describe la fo rm a e n la cual 
están dispuestos los m úsculos alrededor del esqueleto y la 
fo rm a e n que las contracciones d e los m úscu los resu ltan en 
e l m o v im ie n to del esqueleto.
5. C o m p a ra las estructuras d e los siguientes pares: hueso es­
p on joso y co m p arto , m ú scu lo liso y esquelético , y cartílago 
y hueso.
6. Exp lica las fu n d on es d e los usteoblastos y los osteodastos.
7. D escribe un a a rt icu lad ó n d e bisagra y la fo rm a e n la cu a l Li 
m ueven los m úscu los antagonistas.
A p lic a c ió n d e c o n c e p to s
1. A na liza a lgunos d e los p rob lem as q ue resu ltarían s i el cora­
zón h u m an o estuviera hecho d e m ú scu lo esquelético e n vez 
d e m ú scu lo cardiaco.
2 . Lo q ue causa la m iasten ia gravis es la p ro d u e d ó n anorm al 
d e an ticuerpos q ue se unen a los receptores d e acetilco lina 
en la s célu las m usculares y co n e l t iem p o destruyen a los 
receptores. 1.a en fe rm ed ad hace q ue los m úscu los se vu e l­
v a n fiád dos, se d eb iliten o s e paralicen. Ix * m edicam entos, 
co m o la neostigm ina, q u e in h ib e n la acción d e la acetilcoli- 
nesterasa ( la e n z im a q u e deg rada la a c e tilco lin a ) se u tilizan 
para el tra tam ien to d e la m ia s te n ia gravis. ¿ E n q ué fo rm a res­
taura la neo stig m in a la activ idad m uscu lar? ¿Consideras que 
la neostigm ina p o d ría restau rar la fu n c ió n m uscu la r no rm a l 
d u ran te toda la v ida?
3 . E l h e ch o d e to m a r e ritropoyetina, un a h o rm o n a q u e incre­
m enta el n ú m e ro d e g lóbulos rojos, ¿bene fid aría e n especial 
a los corredores de carteras corlas de alta ve loc idad , o a los 
atletas d e resistencia? ¿ P o r qué? Exp lica tu respuesta e n tér­
m inos d e las características de las fib ras m usculares de con­
tra cd ó n ráp ida y d e co n tracd ó n lenta.
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