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| | {{Definición | | {{Definición |
| − | |nombre=Contracción muscular | + | |nombre=Replicación celular |
| − | |imagen=MúscuContr..jpg | + | |imagen= |
| − | |tamaño=100px | + | |tamaño= |
| − | |concepto=Ciclo o [[proceso fisiológico]] caracterizado por el acortamiento o conservación de la longitud de las fibras musculares, previamente estimuladas por un [[impulso nervioso]]. | + | |concepto=Proceso gradual, repetitivo, bidireccional, antiparalelo y semiconservativo; que garantiza la disponibilidad de una copia del genoma de la célula madre, para cada una de las células hijas. |
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| − | '''Contracción muscular.''' Se refiere al proceso fisiológico durante el que el [[músculo]], por deslizamiento de las estructuras que lo componen; se acorta o se relaja. Su funcionamiento está estrechamente relacionado con la estructura de la [[fibra muscular]] y la transmisión del [[potencial eléctrico]] a través de las [[vías nerviosas]]. El modelo que describe la contracción muscular se conoce como mecanismo de deslizamiento de [[filamento]]s. | + | '''La etapa S o de replicación celular, es una etapa obligada de la célula antes de dividirse; garantizando la disponibilidad de una copia de la información genética contenida en las células madres para cada célula hija. Durante este proceso cada una de las dos cadenas del ADN sirve de molde para la síntesis de las nuevas cadenas.''' |
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| − | == Estructura de la sarcómera == | + | == Características generales == |
| − | La superposición de los filamentos gruesos y delgados conforma diversas zonas y bandas, dando origen a las estrías que se observan en la fibra muscular. La porción más oscura de la [[sarcómera]] es la banda A, conformada por filamentos gruesos. La banda I es un área menos densa y de color más claro que contiene solo filamentos finos. Un disco Z pasa por el medio de cada banda I. Existe una angosta zona H que pasa por el centro de cada banda A y que contiene solo filamentos gruesos. En medio de cada zona H existe una línea M cuyo nombre se debe a que se encuentra en la parte central de la sarcómera.
| + | *Semiconservativa: cada una de las dos moléculas de ADN que se obtienen al final del proceso contienen una cadena de la molécula original o madre y una cadena nueva o hija. |
| − | [[Archivo:Sarcomere.jpg|right|thumb|Estructura de la sarcómera: S: sarcómera; I: banda-I, Z: disco-Z, M: línea-M, H: zona-H, A: banda-A,]]
| + | *Antiparalela: La cadena de ADN se sintetiza en dirección 5'-3', mientras que la enzima polimerizante lee el molde en dirección 3'-5'. |
| − | ===Proteínas de los filamentos===
| + | *Acoplada a la hidrólisis de pirofosfato: Durante la formación del enlace polimerizante se libera Pi que es hidrolizado por las enzimas pirofosfatasas por lo que hace irreversible esta reacción. |
| − | Las [[miofribrilla]]s se encuentran formadas por tres tipos de [[proteínas]] que pueden ser clasificadas de la siguiente manera:
| + | *Gradual y repetitiva: Se añaden los desoxirribonucléicos uno a uno y por el mismo mecanismo. |
| − | *[[Contráctil]]es, que generan la fuerza necesaria durante las contracciones: [[miosina]] y [[actina]].
| + | *Complementariedad de bases: La secuencia de bases de cada cadena sitetizada es complementaria al molde. |
| − | *Reguladoras, que activan y desactivan el proceso de contracción: [[troponina]] y [[tropomiosina]].
| + | *Proceso bidireccional y síntesis unidireccional: En cada una de las horquillas ocurre la síntesis activa de ADN, o sea que el proceso en conjunto es bidireccional. Sin embargo, la síntesis de cada cadena se realiza en dirección 5'-3', por lo que es unidireccional. |
| − | *Estructurales, que alínean los filamentos y los conectan con el [[sarcolema]]: [[titina]], [[miomesina]], [[nebulina]] y [[distrofina]]. | |
| − | == Mecanismo de deslizamiento de filamentos ==
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| − | La contracción muscular ocurre porque las cabezas de la miosina se insertan en los filamentos delgados de ambos extremos de la sarcómera y caminan sobre ellos, tirando progresivamente de los filamentos delgados hacia la línea M. Como resultado de ello los filamentos delgados se deslizan hacia dentro hasta juntarse en el centro de la sarcómera. Al ocurrir este deslizamiento los discos Z se acercan y la sarcómera se acorta. Sin embargo la longitud de los filamentos delgados individuales permanece sin cambio. El acortamiento de la sarcómera produce el acortamiento de la fibra muscular y en última instancia, el del músculo en su totalidad. | |
| − | === Acoplamiento excitación-contracción ===
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| − | El impulso nervioso generado en la [[neurona]] se transmite a lo largo del [[axón]] hasta llegar al [[bulbo terminal]] de este, donde abre [[compuertas de voltaje]] que permiten la entrada de [[calcio]]. El impulso presiona las [[vesícula]]s de [[acetilcolina]] que existen en el interior del bulbo contra la [[membrana presináptica]] y, conjuntamente con el calcio que había entrado, provocan la expulsión por [[exocitosis]] del contenido de las vesículas a la [[hendidura sináptica]]. La acetilcolina liberada se une a sus receptores en la [[membrana postsináptica]]; los que son [[compuertas de ligando]] que se abren y permiten el paso de iones [[sodio]] que anteriormente se encontraban en la hendidura sináptica.<br/>
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| − | El paso de estos iones al interior de la fibra muscular genera una diferencia de potencial que se conoce; inicialmente con el nombre de [[Potencial de Placa Motora]], y que al transmitirse por todo el sarcolema se convierte en un [[Potencial de Acción]]. Este Potencial de Acción circula por la membrana de la fibra muscular hasta llegar a unas invaginaciones conocidas como [[túbulos T]], y que forman parte de una estructura denominada [[triada]], conformada por un túbulo T y dos [[cisternas terminales]] del [[retículo sarcoplasmático]]. En estas cisternas se almacena calcio, que es liberado al [[citosol]] por la acción del impulso eléctrico sobre canales de compuerta de voltaje, y que se va a unir a la troponina que forma parte del [[complejo troponina-tropomiosina]], encargado de obstaculizar los sitios de unión sobre el filamento de actina. Al producirse el [[complejo troponina-calcio]], la tropomiosina deja libre los sitios de unión para que la cabeza de la miosina se inserte en ellos y comience así el deslizamiento de dichos filamentos.
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| − | === Ciclo de contracción ===
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| − | La secuencia de fenómenos que da lugar al deslizamiento de los filamentos o sea el ciclo de contracción consta de cuatro etapas:
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| − | #[[Hidrólisis]] de [[ATP]]: La cabeza de miosina contiene una bolsa de unión con el ATP y una [[ATPasa]] (enzima que hidroliza el ATP en [[ADP]] y un [[grupo fosfato]]). Esta hidrólisis le confiere energía a la cabeza de la miosina.
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| − | #Formación de puentes cruzados: La cabeza de la miosina provista de energía se enlaza a los sitios de unión en la actina, posteriormente libera el grupo fosfato.
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| − | #Fase de deslizamiento: Se abre la bolsa de la cabeza de la miosina y deja escapar el ADP durante este proceso la cabeza gira lo que genera fuerza hacia el centro de la sarcómera, con la que se desliza el filamento delgado sobre el grueso hacia la línea M.
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| − | #Desacoplamiento: Al concluir la fase anterior, la cabeza de la miosina permanece unida a la actina hasta que se una a ella otra molécula de ATP, provocando que esta se separe y el proceso comience otra vez.
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| − | ==Aspectos fisiológicos==
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| − | === Contracciones isotónicas e isométricas===
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| − | Las contracciones pueden ser clasificadas en isotónicas e isométricas. Se dice que son isotónicas ("misma tensión") cuando la tensión del músculo permanece casi constante mientras este se contrae. Estas contracciones se usan para los movimientos corporales y para mover objetos, y pueden ser de dos tipos: concéntricas y excéntricas. Cuando es concéntrica el músculo se acorta y tira de otra estructura para producir movimiento y reducir el ángulo en una [[articulación]], como cuando se toma un libro del escritorio; mientras que en las excéntricas aumenta la longitud del músculo, como cuando se coloca el libro sobre la mesa. Durante las contracciones isométricas ("misma longitud") se genera energía considerable sin el acortamiento de músculo, como cuando sostenemos inmóvil un libro con el brazo extendido.
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| | + | == Requerimientos == |
| | + | Exiate un conjunto de requerimientos que son necesarios par que ocurra la replicación, entre ellos los fundamentales son los siguientes: |
| | + | *Cadena de ADN molde. |
| | + | *Presencia de desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos. |
| | + | *Proteínas enzimáticas para la identificación del orígen, desarrollo de la cadena de ADN, separación de las bandas y unión de las polimerasas específicas. |
| | + | *Otras enzimas: polimerasas, helicasas y ligasas. |
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| | + | == Etapas del ciclo == |
| | + | El proceso de replicación celular, para su estudio, puede ser dividido en cinco etapas fundamnetales: |
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| | + | ===Etapa de Preiniciación=== |
| | + | En esta etapa ocurre el ensamblaje del sistema sintetizador. Un complejo de seis proteínas. deniminado: Complejo de Reconocimiento de Origen (CRO), reconoce los orígenes de replicación, posterirormente otras proteínas de tipo helicasa separan la doble helice, utilizando ATP como fuente de energía. Una vez separadas las cadenas en los orígenes se une a estos un grupo de proteínas que tiene como función la de impedir que las habras vuelvan a unirse y de esta manera se forman estructuras denominadas hojales de replicación; cuyos extremos reciben el nombre de horquillas de replicación. |
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| − | === Fatiga muscular === | + | ===Etapa de Iniciación=== |
| − | Puede ser definida como la incapacidad de los músculos para contraerse con fuerza después de una actividad prolongada y existen dos tipos fundamentales de fatiga muscular: la fatiga de [[transmisión]] que ocurre cuando se agota el [[neurotransmisor]] tras estimulaciones mantenidas del músculo a través del nervio, y de contracción que ocurre cuando se agotan las reservas de energía en la fibra muscular.
| + | A cada horquilla de replicación se une una ADN polimerasa que, tomando como molde la cadena de ADN, sintetiza pequeños fragmentos de ARN; de aproximadamente 20 nucleótidos, denominados ARN iniciador. |
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| | + | ===Etapa de Elongación=== |
| | + | Otra ADN polimerasa alarga la cadena siempre en dirección 5'-3'. Teniendo en cuenta que las bandas de ADN molde son antiparalelas, la cadena que se forma utilizando como molde la banda que tiene dirección 3'-5', se sintetiza de forma continua y recibe el nombre de cadena conductora. Mientras que la cadena que se forma utilizando como molde la banda en sentido 5'-3', lo hace de forma discontinua o por fragmnetos, denominados fragmnetos de Okazaki; y recibe el nombre de cadena conducida o retardada. En esta etapa también intervienen otras enzimas como son las helicasas y las endonucleasas. |
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| | + | ===Etapa de Terminación=== |
| | + | En los extremos de los cromosomas existen estructuras denominadas telómeros que son sintetizadas por enzimas del tipo telomerasas. Sin telomerasas el ADN no puede replicarse totalmente implicando una pérdida progresiva del material genético y por tanto un límite para el número de divisiones celulares. |
| | + | |
| | + | ===Etapa de Posterminación=== |
| | + | Durante esta etapa ocurre la metilación de algunas bases en las nuevas hebras de ADN, lo que constituye señales para la corrección de errores que se pueden producir durente la replicación y para la repación de los daños en el material genético. |
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| | + | == Rectificación de errores == |
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| − | ===Sumación temporal y espacial ===
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| − | Ocurre la sumación de [[onda]]s o sumación temporal cuando los estímulos que llegan en diferentes momentos a la fibra muscular producen contracciones cada vez más intensas.
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| − | Los impulsos nerviosos sucesivos antes de que ocurra la fatiga de transmisión pueden generar un fenómeno denominado tétanos. Si la frecuencia de los impulsos es de 20 a 30 veces por segundo se dice que el tétanos es no fusionado pero si esta es de 80 a 100 estímulos por segundo estamos en presencia de un tétanos fusionado.
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| − | A medida que aumenta el número de estímulos que llegan al músculo aumenta el número de [[unidades motoras]] activas y la intensidad de la contracción muscular es mayor por lo que se dice que se ha producido una sumación espacial o sumación de unidades motoras.
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| − | == Alteraciones de la contracción muscular ==
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| − | [[Archivo:Hipertrofia.jpg|thumb|right|Hipertrofia muscular.]]
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| − | *[[Atrofia]] muscular: Disminución del tamaño de las fibras musculares como consecuencia de la pérdida progresiva de miofibrillas, ocurre cuando no se ejercitan los músculos o cuando se daña o corta la [[fibra nerviosa]] que inerva el músculo.
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| − | *[[Hipertrofia]] muscular: consiste en el aumento del diámetro de las fibras musculares por la producción de más miofibrillas, [[mitocondria]]s y retículo sarcoplasmático.
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| − | *''Rigor mortis '' : Después de la muerte aumenta la permeabilidad de la [[membrana]] por lo que los iones calcio salen del retículo sarcoplasmático y permiten que las cabezas de miosina se unan a la actina. Sin embargo se ha detenido la síntesis de ATP se ha interrumpido por lo que los puentes cruzados no pueden destruirse y como consecuencia los músculos se tornan rígidos. Este proceso se inicia tres o cuatro horas después del fallecimiento del individuo y se extiende durante casi veinticuatro horas.
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| − | *[[Miastenia grave]]: enfermedad [[autoinmunitaria]] que provoca daño [[crónico]] y progresivo a la [[unión neuromuscular]]. El sistema inmunitario produce [[anticuerpos]] que destruyen los receptores de la acetilcolina, causando una disminución de la transmisión del impulso y una consecuente disminución de la contracción muscular.
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| − | *Existen sustancias como el ''[[curare]]'' que se unen a los receptores de la acetilcolina y los bloquean causando una [[parálisis]] muscular. El [[diisopropil fluorofosfato]] es otra de estas sustancias que, inactivando la [[acetilcolinesteraza]], enzima encargada de degradar la acetilcolina excedente en el proceso de contracción, producen un estado de "nerviosismo"; lo que le brinda una aplicación militar como [[gas nervioso]].
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| − | == Véase también ==
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| − | *[[Miología]]
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| − | *[[Distrofia muscular]]
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| − | *[[Contractura muscular]]
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| − | == Fuentes ==
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| − | *Guyton A. C., Hall J. E. Tratado de Fisiología Médica. Editorial Interamericana McGraw-Hill, [[Nueva York]], [[1998]].
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| − | *Tortora Grabowski. Principios de [[Anatomía]] y [[Fisiología]] del músculo. Tejido muscular. [[México]], [[1996]].
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| − | *Gamong W. F. Fisiología Médica. Décimo séptima edición. Editorial: El Manual Moderno, México, [[1999]].
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| − | *Junqueira L. C., Carneiro, J. [[Histología]] Básica texto y atlas. Cuarta edición. Editorial: Masson S. A, [[Barcelona]], [[1996]].
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| − | *Dovales Caridad. Rossel Washington, Álvarez Isabel. [[Morfología Humana. Tomo I| Morfofisiología Humana I]]. Editorial: Ecimed. La Habana, [[2002]].
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| − | *Colectivo de autores. Morfofisiología Humana II. Editorial: Ecimed, [[La Habana]], [[2007]].
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| − | [[Category:Fisiología]] | + | [[Categoría:Ciencias_Biológicas]] |
| − | [[Category:Fisiología_muscular]] | + | [[Categoría:Genética]] |
| − | [[Category:Sistema_musculoesquelético]]
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Replicación celular |
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| Concepto: | Proceso gradual, repetitivo, bidireccional, antiparalelo y semiconservativo; que garantiza la disponibilidad de una copia del genoma de la célula madre, para cada una de las células hijas. |
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La etapa S o de replicación celular, es una etapa obligada de la célula antes de dividirse; garantizando la disponibilidad de una copia de la información genética contenida en las células madres para cada célula hija. Durante este proceso cada una de las dos cadenas del ADN sirve de molde para la síntesis de las nuevas cadenas.
Características generales
- Semiconservativa: cada una de las dos moléculas de ADN que se obtienen al final del proceso contienen una cadena de la molécula original o madre y una cadena nueva o hija.
- Antiparalela: La cadena de ADN se sintetiza en dirección 5'-3', mientras que la enzima polimerizante lee el molde en dirección 3'-5'.
- Acoplada a la hidrólisis de pirofosfato: Durante la formación del enlace polimerizante se libera Pi que es hidrolizado por las enzimas pirofosfatasas por lo que hace irreversible esta reacción.
- Gradual y repetitiva: Se añaden los desoxirribonucléicos uno a uno y por el mismo mecanismo.
- Complementariedad de bases: La secuencia de bases de cada cadena sitetizada es complementaria al molde.
- Proceso bidireccional y síntesis unidireccional: En cada una de las horquillas ocurre la síntesis activa de ADN, o sea que el proceso en conjunto es bidireccional. Sin embargo, la síntesis de cada cadena se realiza en dirección 5'-3', por lo que es unidireccional.
Requerimientos
Exiate un conjunto de requerimientos que son necesarios par que ocurra la replicación, entre ellos los fundamentales son los siguientes:
- Cadena de ADN molde.
- Presencia de desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos.
- Proteínas enzimáticas para la identificación del orígen, desarrollo de la cadena de ADN, separación de las bandas y unión de las polimerasas específicas.
- Otras enzimas: polimerasas, helicasas y ligasas.
Etapas del ciclo
El proceso de replicación celular, para su estudio, puede ser dividido en cinco etapas fundamnetales:
Etapa de Preiniciación
En esta etapa ocurre el ensamblaje del sistema sintetizador. Un complejo de seis proteínas. deniminado: Complejo de Reconocimiento de Origen (CRO), reconoce los orígenes de replicación, posterirormente otras proteínas de tipo helicasa separan la doble helice, utilizando ATP como fuente de energía. Una vez separadas las cadenas en los orígenes se une a estos un grupo de proteínas que tiene como función la de impedir que las habras vuelvan a unirse y de esta manera se forman estructuras denominadas hojales de replicación; cuyos extremos reciben el nombre de horquillas de replicación.
Etapa de Iniciación
A cada horquilla de replicación se une una ADN polimerasa que, tomando como molde la cadena de ADN, sintetiza pequeños fragmentos de ARN; de aproximadamente 20 nucleótidos, denominados ARN iniciador.
Etapa de Elongación
Otra ADN polimerasa alarga la cadena siempre en dirección 5'-3'. Teniendo en cuenta que las bandas de ADN molde son antiparalelas, la cadena que se forma utilizando como molde la banda que tiene dirección 3'-5', se sintetiza de forma continua y recibe el nombre de cadena conductora. Mientras que la cadena que se forma utilizando como molde la banda en sentido 5'-3', lo hace de forma discontinua o por fragmnetos, denominados fragmnetos de Okazaki; y recibe el nombre de cadena conducida o retardada. En esta etapa también intervienen otras enzimas como son las helicasas y las endonucleasas.
Etapa de Terminación
En los extremos de los cromosomas existen estructuras denominadas telómeros que son sintetizadas por enzimas del tipo telomerasas. Sin telomerasas el ADN no puede replicarse totalmente implicando una pérdida progresiva del material genético y por tanto un límite para el número de divisiones celulares.
Etapa de Posterminación
Durante esta etapa ocurre la metilación de algunas bases en las nuevas hebras de ADN, lo que constituye señales para la corrección de errores que se pueden producir durente la replicación y para la repación de los daños en el material genético.
Rectificación de errores
