10.5: Tipos de Fibras Musculares
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- Describir los tipos de fibras del músculo esquelético
- Explicar fibras musculares rápidas y lentas
Dos criterios a considerar al clasificar los tipos de fibras musculares son qué tan rápido algunas fibras se contraen en relación con otras, y cómo las fibras producen ATP. Usando estos criterios, existen tres tipos principales de fibras musculares esqueléticas. Las fibras oxidativas lentas (SO) se contraen relativamente lentamente y usan respiración aeróbica (oxígeno y glucosa) para producir ATP. Las fibras oxidativas rápidas (FO) tienen contracciones rápidas y utilizan principalmente respiración aeróbica, pero debido a que pueden cambiar a respiración anaeróbica (glucólisis), pueden fatigarse más rápidamente que las fibras SO. Por último, las fibras glicolíticas rápidas (FG) tienen contracciones rápidas y utilizan principalmente glucólisis anaeróbica. Las fibras FG se fatigan más rápidamente que las otras. La mayoría de los músculos esqueléticos en un ser humano contienen los tres tipos, aunque en proporciones variables.
La velocidad de contracción depende de la rapidez con la que la ATPasa de la miosina hidroliza el ATP para producir una acción de puente cruzado. Las fibras rápidas hidrolizan el ATP aproximadamente el doble de rápido que las fibras lentas, lo que resulta en ciclos cruzados mucho más rápidos (que tira de los filamentos delgados hacia el centro de los sarcómeros a una velocidad más rápida). La vía metabólica primaria utilizada por una fibra muscular determina si la fibra se clasifica como oxidativa o glicolítica. Si una fibra produce principalmente ATP a través de vías aeróbicas es oxidativa. Se puede producir más ATP durante cada ciclo metabólico, haciendo que la fibra sea más resistente a la fatiga. Las fibras glicolíticas crean principalmente ATP a través de la glucólisis anaerobia, la cual produce menos ATP por ciclo. Como resultado, las fibras glicolíticas se fatigan a un ritmo más rápido.
Las fibras oxidativas contienen muchas más mitocondrias que las fibras glicolíticas, debido a que el metabolismo aeróbico, que utiliza oxígeno (O 2) en la vía metabólica, ocurre en las mitocondrias. Las fibras SO poseen un gran número de mitocondrias y son capaces de contraerse por periodos más largos debido a la gran cantidad de ATP que pueden producir, pero tienen un diámetro relativamente pequeño y no producen una gran cantidad de tensión. Las fibras SO se suministran extensamente con capilares sanguíneos para suministrar O 2 de los glóbulos rojos en el torrente sanguíneo. Las fibras SO también poseen mioglobina, una molécula portadora de O 2 similar a la hemoglobina portadora de O 2 en los glóbulos rojos. La mioglobina almacena parte del O 2 necesario dentro de las propias fibras (y le da a las fibras SO su color rojo). Todas estas características permiten que las fibras SO produzcan grandes cantidades de ATP, que pueden mantener la actividad muscular sin fatigarse durante largos periodos de tiempo.
El hecho de que las fibras SO puedan funcionar durante largos periodos sin fatigarse las hace útiles para mantener la postura, producir contracciones isométricas, estabilizar huesos y articulaciones, y realizar pequeños movimientos que ocurren a menudo pero no requieren grandes cantidades de energía. No producen alta tensión, y por lo tanto no se utilizan para movimientos potentes y rápidos que requieren altas cantidades de energía y rápidos ciclos cruzados.
Las fibras FO a veces se llaman fibras intermedias porque poseen características que son intermedias entre las fibras rápidas y las fibras lentas. Producen ATP relativamente rápido, más rápido que las fibras SO, y por lo tanto pueden producir cantidades relativamente altas de tensión. Son oxidantes porque producen ATP aeróbicamente, poseen altas cantidades de mitocondrias y no se fatigan rápidamente. Sin embargo, las fibras FO no poseen mioglobina significativa, dándoles un color más claro que las fibras rojas SO. Las fibras FO se utilizan principalmente para movimientos, como caminar, que requieren más energía que el control postural pero menos energía que un movimiento explosivo, como correr. Las fibras FO son útiles para este tipo de movimiento porque producen más tensión que las fibras SO pero son más resistentes a la fatiga que las fibras FG.
Las fibras FG utilizan principalmente la glucólisis anaerobia como fuente de ATP. Tienen un diámetro grande y poseen altas cantidades de glucógeno, el cual se utiliza en la glucólisis para generar ATP rápidamente para producir altos niveles de tensión. Debido a que no utilizan principalmente metabolismo aeróbico, no poseen un número sustancial de mitocondrias o cantidades significativas de mioglobina y por lo tanto tienen un color blanco. Las fibras FG se utilizan para producir contracciones rápidas y contundentes para realizar movimientos rápidos y potentes. Estas fibras se fatigan rápidamente, lo que permite que solo se utilicen por periodos cortos. La mayoría de los músculos poseen una mezcla de cada tipo de fibra. El tipo de fibra predominante en un músculo está determinado por la función primaria del músculo.
Revisión del Capítulo
El ATP proporciona la energía para la contracción muscular. Los tres mecanismos para la regeneración de ATP son el fosfato de creatina, la glucólisis anaerobia y el metabolismo aeróbico. El fosfato de creatina proporciona aproximadamente los primeros 15 segundos de ATP al inicio de la contracción muscular. La glucólisis anaeróbica produce pequeñas cantidades de ATP en ausencia de oxígeno por un corto período. El metabolismo aeróbico utiliza oxígeno para producir mucho más ATP, permitiendo que un músculo trabaje por períodos más largos. La fatiga muscular, que tiene muchos factores contribuyentes, ocurre cuando el músculo ya no puede contraerse. Se crea una deuda de oxígeno como resultado del uso muscular. Los tres tipos de fibra muscular son oxidativa lenta (SO), oxidativa rápida (FO) y glicolítica rápida (FG). Las fibras SO utilizan el metabolismo aeróbico para producir contracciones de baja potencia durante largos períodos y son lentas a la fatiga. Las fibras FO utilizan el metabolismo aeróbico para producir ATP pero producen contracciones de tensión más altas que las fibras SO. Las fibras FG utilizan el metabolismo anaeróbico para producir contracciones potentes y de alta tensión pero se cansan rápidamente.
Preguntas de revisión
P. La fatiga muscular es causada por ________.
A. acumulación de ATP y niveles de ácido láctico
B. agotamiento de las reservas de energía y acumulación de niveles de ácido láctico
C. acumulación de ATP y niveles de ácido pirúvico
D. Agotamiento de las reservas de energía y acumulación de los niveles de ácido pirúvico
Respuesta: B
P. Un velocista experimentaría fatiga muscular antes que un corredor de maratón debido a ________.
A. metabolismo anaeróbico en los músculos del velocista
B. metabolismo anaeróbico en los músculos del corredor de maratón
C. metabolismo aeróbico en los músculos del velocista
D. glucólisis en los músculos del corredor de maratón
Respuesta: A
P. ¿Qué aspecto del fosfato de creatina le permite suministrar energía a los músculos?
A. Actividad de la ATPasa
B. enlaces de fosfato
C. enlaces de carbono
D. enlaces de hidrógeno
Respuesta: B
P. El fármaco X bloquea la regeneración de ATP a partir de ADP y fosfato. ¿Cómo responderán las células musculares a este medicamento?
A. absorbiendo ATP del torrente sanguíneo
B. mediante el uso de ADP como fuente de energía
C. mediante el uso de glucógeno como fuente de energía
D. ninguno de los anteriores
Respuesta: D
Preguntas de Pensamiento Crítico
P. ¿Por qué las células musculares utilizan fosfato de creatina en lugar de glucólisis para suministrar ATP durante los primeros segundos de contracción muscular?
A. El fosfato de creatina se usa porque el fosfato de creatina y el ADP se convierten muy rápidamente en ATP por la creatina quinasa. La glucólisis no puede generar ATP tan rápido como el fosfato de creatina.
P. ¿La respiración aeróbica es más o menos eficiente que la glucólisis? Explique su respuesta.
A. La respiración aeróbica es mucho más eficiente que la glucólisis anaerobia, produciendo 36 ATP por molécula de glucosa, frente a dos ATP producidos por glucólisis.
Glosario
- glicolítico rápido (FG)
- fibra muscular que utiliza principalmente glucólisis anaeróbica
- oxidativo rápido (FO)
- fibra muscular intermedia que se encuentra entre fibras oxidativas lentas y glicolíticas rápidas
- oxidativo lento (SO)
- fibra muscular que utiliza principalmente respiración aeróbica