Introducción
El músculo esquelético es un tejido especializado que permite la movilidad voluntaria del cuerpo humano mediante un complejo proceso fisiológico conocido como contracción muscular. Esta contracción depende de la interacción coordinada entre proteínas estructurales y contráctiles —como actina, miosina, troponina y tropomiosina—, así como del control nervioso que se ejerce a través de la unión neuromuscular. Comprender los mecanismos eléctricos, químicos y mecánicos que intervienen en este proceso resulta esencial para explicar el funcionamiento de los movimientos corporales y la respuesta del organismo ante distintos estímulos. En esta unidad, se abordan los fundamentos morfológicos, moleculares y funcionales que sustentan la contracción del músculo esquelético, integrando información proveniente de la anatomía, la fisiología y la bioquímica.
Analizar la estructura y fisiología del músculo esquelético reconociendo los elementos celulares y moleculares involucrados en la contracción, los mecanismos eléctricos y químicos que la regulan, así como los diferentes tipos de contracción para comprender su papel en el movimiento y la función corporal.
Objetivo
Estructura y función del tejido adiposo
El músculo es un tejido contráctil que responde a estímulos; se puede dividir en músculo liso —10 %— y en estriado o esquelético —40 %—. Es un tejido que se compone de una proteína citoesquelética llamada actina, la cual constituye el componente primario de la contracción.
Existen tres diferentes tipos de músculos: el esquelético/estriado, el cardiaco y el músculo liso. A continuación, se muestra una tabla comparativa de los tres tipos de músculos para su comprensión.
| Característica | Músculo esquelético | Músculo cardíaco | Músculo liso |
|---|---|---|---|
| Ubicación | Unido a los huesos del esqueleto | Paredes del corazón —miocardio— | Paredes de órganos huecos —vasos, tubo digestivo y útero— |
| Control | Voluntario | Involuntario | Involuntario |
| Forma celular | Células largas, cilíndricas y multinucleadas | Células cortas, ramificadas con un solo núcleo central | Células fusiformes con un solo núcleo central |
| Estriaciones | Sí | No | |
| Tipos de contracción | Rápida y de gran fuerza, pero fácilmente fatigable | Rítmica y sostenida, resistente a la fatiga | Lenta, sostenida y muy resistente a la fatiga |
| Presencia de sarcómeros | Sí | No | |
| Mecanismo de contracción | Deslizamiento de filamentos de actina y miosina regulado por troponina-tropomiosina | Deslizamiento de actina y miosina regulado por calmodulina y cadenas ligeras de miosina | |
| Ejemplo | Bíceps y cuádriceps | Miocardio del ventrículo izquierdo | Músculo del intestino delgado o del útero |
Tabla comparativa de los diferentes tipos de músculo
En esta ocasión, se abordará la fisiología sobre la contracción del músculo esquelético. Para poder empezar con la lectura, se debe conocer la morfología de este tipo de músculo.
Morfología del músculo esquelético/estriado
El músculo esquelético está formado por muchas fibras cuyo diámetro es de 10-80 μm. Estas fibras están inervadas por una sola terminación nerviosa localizada cerca del punto medio de la fibra. El músculo estriado comienza y termina en los tendones, y las fibras musculares se disponen en paralelo entre estos extremos tendinosos.
Cada fibra muscular es una sola célula, la cual es multinucleada, larga, cilíndrica y rodeada por una membrana celular llamada sarcolema. El sarcolema está formado por una membrana celular verdadera cubierta de manera externa por un material polisacárido que contiene numerosas fibrillas delgadas de colágeno.
La fibra muscular está conformada por miofibrillas que se pueden dividir en filamentos individuales y cada uno de éstos contienen aproximadamente 1500 filamentos de miosina y 3000 de actina adyacente entre sí; estas proteínas son las responsables de la contracción muscular. En las imágenes anatómicas, los filamentos gruesos son de miosina y los delgados de actina. Esto se puede observar en el siguiente diagrama (Hall y Hall, 2021):
La relación entre los filamentos de miosina y actina se mantiene por medio de una proteína llamada titina, la cual, al ser una proteína filamentosa, tiene la propiedad de la elasticidad y actúa como un armazón que mantiene la posición de los filamentos de miosina y actina. Un extremo de esta molécula es elástico y se une al disco Z y la otra parte se une al filamento de miosina, con el fin de poder generar la contracción y la relajación.
Entre cada espacio de las miofibrillas del músculo, encontramos un líquido intracelular llamado sarcoplasma, un líquido con altas cantidades de potasio (K), magnesio (Mg) y fosfato (Pi) y con una gran disposición de mitocondrias para proporcionar en la contracción grandes cantidades de energía.
Dentro del sarcoplasma, hay un retículo conocido como retículo sarcoplásmico, el cual tiene una organización para regular el almacenamiento, la liberación y la recaptación del calcio para el control de la contracción muscular.
Estriaciones
Al observar el músculo estriado en un microscopio, se pueden apreciar estriaciones cruzadas. Todas las partes de estas estrías se identifican con las letras A, H, I, M y Z. La banda I —banda clara— está dividida por la línea Z —oscura— y la banda A —oscura— tiene la banda H —clara al centro—. El área entre dos líneas Z es el sarcómero, como lo muestra el siguiente diagrama (Barrett et ál., 2020):
Como se mencionó previamente, los filamentos gruesos están formados por miosina y se alinean para formar las bandas A; en cambio, los filamentos delgados que están formados de actina se extienden por fuera de la banda A y en las bandas I con tinción menos densa. Las bandas H son las regiones en las que, cuando el músculo está relajado, los filamentos delgados no se superponen con los gruesos. Las líneas Z permiten el anclaje de los filamentos delgados.
La miosina que encontramos en el músculo es la miosina II, la cual cuenta con dos cabezas globulares y una cola larga. Estas cabezas forman puentes cruzados con la actina, así como un sitio catalítico, el cual hidroliza el trifosfato de adenosina (ATP, por sus siglas en inglés). Estas moléculas de miosina están dispuestas de forma simétrica en ambos lados del centro del sarcómero y esto es lo que crea las zonas de luz. La línea M es el sitio medio de la polaridad de las moléculas de miosina en cada uno de los filamentos. En estos puntos, existen conexiones cruzadas delgadas que sostienen los filamentos gruesos en la matriz.
Los filamentos delgados están formados por dos cadenas de actina que componen una doble hélice larga. Las moléculas de tropomiosina son filamentos largos ubicados en la hendidura entre las dos cadenas de actina. También podemos encontrar moléculas de troponina ubicadas en intervalos a lo largo de las moléculas de tropomiosina. La troponina tiene diferentes subunidades: troponina T, la cual se une a los componentes de la tropomiosina; troponina I, que inhibe la interacción de la miosina con la actina; y troponina C, que contiene los sitios de unión del calcio (Ca2+) para el inicio de la contracción.
| Proteína | Ubicación | Función principal | Interacción clave | Característica especial |
|---|---|---|---|---|
| Actina | Filamento delgado | Forma el armazón sobre el que se deslizan las cabezas de la miosina durante la contracción. | Se une a las cabezas de la miosina. | Los sitios de unión se exponen cuando se une Ca2+ a la troponina. |
| Miosina | Filamento grueso | Motor principal de la contracción; convierte la energía del ATP en movimiento. | Se une a la actina durante los puentes cruzados. | Tiene actividad adenosín-trifosfatasa (ATPasa, por sus siglas en inglés). La cabeza de la miosina cambia de conformación al hidrolizar ATP. |
| Tropomiosina | Asociada a la actina | Bloquea los sitios de unión de la miosina en la actina en reposo. | Interactúa con la troponina. | Se desplaza cuando el complejo troponina se activa por Ca2+, lo que permite la unión actina-miosina. |
| Troponina | Asociada al filamento delgado | Regula la posición de la tropomiosina y, por tanto, la contracción. | Interactúa con Ca2+ y tropomiosina. | Tiene tres subunidades: TnC —unión a Ca2+—, TnI —inhibe la unión actina-miosina— y TnT —unión tropomiosina—. |
Resumen de las proteínas involucradas en la contracción muscular
Para que pueda existir la contracción del músculo esquelético, se necesita el apoyo del sistema nervioso, el cual envía la señal para que se generen los cambios químicos, eléctricos y morfológicos. Cuando hay esta unión entre el sistema nervioso y el músculo, se forma la unidad motora.
Unidad motora
La unión neuromuscular, también conocida como placa motora, es la parte donde la estructura motora se comunica con una fibra muscular para iniciar su contracción. Su función principal es transmitir el impulso nervioso desde el sistema nervioso hasta el músculo, convirtiendo una señal eléctrica en una respuesta mecánica.
Cuando el potencial de acción llega a la terminal nerviosa, se abren los canales de calcio y éste entra en la terminación axónica, lo que provoca la liberación de la acetilcolina (ACh, por sus siglas en inglés) hacia la hendidura sináptica. La ACh se une a los receptores nicotínicos en la membrana del sarcolema, lo que genera la apertura de los canales de sodio (Na) y una despolarización local para producir la contracción de la fibra muscular.
Video que muestra las generalidades de la unión neuromuscular
Toda esta morfología y uniones neuromusculares cumplen con el propósito de que la contracción-relajación muscular se pueda llevar a cabo de una forma armónica para la funcionalidad fisiológica del cuerpo humano; sin entender ésta, no se podría comprender la mecánica de la contracción.
Más allá de la unión neuromuscular, se necesitan cambios a nivel de los diferentes iones que conviven con el organismo para que el músculo pueda realizar diferentes cambios a nivel de la troponina-tropomiosina que permitan la contracción.
Mecanismo molecular de la contracción muscular
Fenómenos eléctricos de la contracción muscular
Para que la contracción se pueda dar, son necesarias ciertas características eléctricas y un potencial de acción para activar el proceso. La despolarización de la membrana es similar a la del potencial de acción neuronal; es decir, suele manifestarse con la entrada de sodio (Na+) y la repolarización se da con la salida de potasio (K+).
La despolarización de la fibra muscular comienza en la placa motora terminal; el potencial de acción se transmite a lo largo de la fibra muscular e inicia la respuesta contráctil al inducir la entrada y la liberación de Ca2+.
Potencial de membrana en acción y en reposo
El potencial de membrana en reposo de las células musculares en los mamíferos es de aproximadamente -90 mV. Cuando se estimulan, estas células generan un potencial de acción que se propaga y desencadena la contracción del corazón.
Aunque las características del potencial de acción pueden variar entre distintas regiones del corazón, el de un cardiomiocito ventricular típico puede tomarse como ejemplo. En este tipo de célula, la despolarización ocurre rápidamente y supera el nivel de cero milivoltios, al igual que en las células nerviosas o musculares esqueléticas; sin embargo, a diferencia de ellas, en el músculo cardiaco aparece una fase de meseta antes de que la membrana regrese a su valor basal.
En el corazón de los mamíferos, la despolarización rápida dura alrededor de 2 milisegundos, pero la fase de meseta y la repolarización pueden prolongarse 200 milisegundos o más, lo que provoca que la contracción cardiaca sea mucho más duradera que en otros músculos.
Los cambios en las concentraciones de iones son fundamentales para estos procesos. Las variaciones de K⁺ influyen principalmente en el potencial de reposo; las variaciones de Na⁺ determinan la magnitud del potencial de acción.
A continuación, se describen estas fases, las cuales permiten entender cómo la actividad eléctrica da origen a la contracción cardiaca y por qué el músculo del corazón presenta propiedades únicas en comparación con otros tejidos excitables.
Fase 0
Durante la fase 0 —despolarización rápida—, los canales de sodio (Na⁺) dependientes de voltaje se abren, lo que permite la entrada de este ion al interior de la célula.
Fase 1
La fase 1 —repolarización inicial— se produce cuando estos canales se cierran y se abren algunos canales de potasio —K⁺— que comienzan a salir de la célula.
Fase 2
Luego, durante la fase 2 —meseta—, los canales de calcio (Ca²⁺) se abren lentamente, lo que permite la entrada de calcio mientras continúa la salida de potasio, manteniéndose así el potencial casi estable.
Esta fase es característica del músculo cardiaco y es la que prolonga la contracción, lo que asegura que el corazón bombee de manera eficaz.
Fase 3
En la fase 3 —repolarización rápida—, los canales de calcio se cierran y los de potasio permanecen abiertos, lo que permite que la célula recupere su potencial negativo.
Fase 4
Finalmente, en la fase 4 —reposo—, se restablece el equilibrio de iones gracias a las bombas de sodio-potasio —Na⁺/K⁺-ATPasa—, lo que deja a la célula lista para un nuevo ciclo.
Proceso de la contracción muscular
A continuación, se describen las etapas fundamentales que permiten que el músculo pase del estado de reposo a la contracción activa.
Un filamento de actina puro sin el complejo troponina-tropomiosina y con presencia de ATP se une instantáneamente a las cabezas de miosina. Después, si se añade el complejo troponina-tropomiosina al filamento de actina, no se produce la unión entre la miosina y la actina. Esto quiere decir que el complejo troponina-tropomiosina inhibe la unión de los filamentos de miosina y actina para que así no se produzca la contracción; es por ello que se necesita inhibir el efecto bloqueante de este complejo.
Cuando hay una presencia de grandes cantidades de Ca2+, éstas se unen con la troponina C, lo que lleva a un cambio conformacional y tira de las moléculas de troponina y tropomiosina hacia zonas más profundas. Este cambio descubre los puntos activos de la actina para que así se atraigan las cabezas de la miosina y se genere el puente cruzado.
Cuando se unen estas dos fibras, se producen cambios en las fuerzas intramoleculares y esta nueva alineación hace que la cabeza de la miosina se desplace hacia el brazo y que arrastre con ella el filamento de la actina. Este desplazamiento se denomina golpe activo.
Inmediatamente después del desplazamiento, la cabeza de la miosina se separa del punto activo de la actina y así se recupera la posición extendida. En esta posición, la cabeza se combina con un nuevo punto activo que está más abajo a lo largo del filamento de la actina y la cabeza se desplaza una vez más para producir un nuevo golpe activo. Así, poco a poco, se sigue generando este desplazamiento para continuar con la contracción muscular.
Durante el proceso de la contracción, se escinden grandes cantidades de ATP para formar difosfato de adenosina (ADP). Dicho proceso comienza cuando las cabezas de los puentes cruzados se unen al ATP y la actividad ATPasa de la cabeza de miosina escinde inmediatamente el ATP, aunque deja los productos ADP y el ion fosfato (Pi) unidos a la cabeza.
En este estado, la conformación de la cabeza se extiende perpendicularmente hacia el filamento de actina, sin unirse a ella. Después, el complejo troponina-tropomiosina se une a los iones Ca2+ y quedan descubiertos los puntos activos de actina; asimismo, las cabezas de miosina se unen a estos sitios generando el puente cruzado, lo que produce el golpe activo que es la energía que ya se ha almacenado. Una vez que se desplaza la cabeza del puente cruzado, se facilita la liberación del ADP y del Pi que estaban unidos en la cabeza de la miosina. En este punto, se une una nueva molécula de ATP, que es lo que genera la separación de la miosina y la actina.
Una vez que se conoce el mecanismo de la contracción, se puede hablar de los diferentes tipos de contracción. El cuerpo humano realiza diferentes movimientos a lo largo del día y con diferentes propósitos; por ello, se necesita conocer los tipos de contracción.
Tipos de contracción
La contracción implica el acortamiento de los elementos contráctiles, pero como los músculos tienen elementos elásticos y viscosos, es posible que esta contracción se produzca sin una disminución de la longitud. Es aquí donde podemos encontrar dos tipos de contracción: la isométrica —igual medida o longitud— y la isotónica —misma tensión—.
| Característica | Contracción isométrica | Contracción isotónica |
|---|---|---|
| Definición | Tipo de contracción en la que el músculo genera tensión, pero no cambia su longitud. | Tipo de contracción en la que el músculo cambia su longitud mientras mantiene una tensión relativamente constante. |
| Movimiento | No hay movimiento visible del segmento corporal. | Se produce movimiento del segmento corporal. |
| Longitud del músculo | Constante. |
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| Ejemplo |
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Comparación de los tipos de contracción
Con esto, se puede concluir que el estudio de la contracción del músculo esquelético permite entender cómo la interacción entre las proteínas contráctiles, los iones y el sistema nervioso generan el movimiento voluntario. Este proceso depende de la sincronización entre la señal eléctrica, la liberación de calcio y la acción coordinada de la actina y la miosina; asimismo, el conocimiento de la morfología muscular y de los tipos de contracción —isométrica e isotónica— brinda una base sólida para la interpretación de los fenómenos fisiológicos relacionados con la locomoción, la postura y la fuerza. En conjunto, estos conceptos integran una visión completa del papel esencial que desempeña el músculo esquelético en la fisiología humana.
Conclusión
El estudio de la contracción del músculo esquelético permite comprender de manera integrada cómo la estructura, la actividad eléctrica y los procesos bioquímicos convergen para producir el movimiento voluntario. La organización precisa del sarcómero, la interacción entre actina y miosina y la regulación por parte del complejo troponina-tropomiosina dependen directamente de la disponibilidad de calcio y del adecuado funcionamiento de la unión neuromuscular. Estos mecanismos, junto con el papel del ATP como fuente energética, explican la secuencia ordenada que posibilita el acortamiento y la generación de fuerza; asimismo, la diferenciación entre contracciones isométricas e isotónicas ofrece un marco claro para interpretar cómo el músculo responde a distintas demandas funcionales del organismo. En conjunto, estos conocimientos proporcionan una base sólida para comprender el movimiento humano, la postura y la fisiología muscular en condiciones normales y patológicas.
Actividad 1. Identificando los mecanismos de contracción
Esta actividad te permitirá repasar los conceptos clave que participan en el proceso de contracción muscular al identificar las partes esenciales y su función dentro de este mecanismo tan preciso.
Actividad 2. Regulación y activación muscular
Para que un músculo pueda activarse, primero deben coordinarse mecanismos de control que incluyen la liberación de neurotransmisores en la placa motora, la propagación del potencial de acción y la activación de proteínas especializadas dentro del sarcómero. En esta actividad, identificarás el papel que desempeñan moléculas clave como la tropomiosina y las subunidades de la troponina, así como conceptos fundamentales de la unidad motora.
Autoevaluación. Fisiología en acción: resolviendo casos de contracción muscular
En esta actividad, te enfrentarás a situaciones reales y cotidianas en las que los procesos fundamentales de la contracción muscular entran en juego. A través de breves casos clínicos y escenarios prácticos, como levantar pesas, mantener posturas o responder a toxinas, analizarás qué estructuras, moléculas y mecanismos celulares permiten que el músculo se active, genere fuerza y mantenga su función. Esta actividad te ayudará a fortalecer tu razonamiento clínico y a integrar conceptos clave ¡Adelante!
Fuentes de información
- Barrett, K. E., Barman, S. M., Brooks, H. L. y Yuan, J. X. J. (2020). Tejido excitable: músculo. En Ganong. Fisiología médica (26.a ed.). McGraw-Hill.
- Hall, J. E. y Hall, M. E. (2021). Contracción del músculo esquelético. En Guyton y Hall. Tratado de fisiología médica (14.a ed.). Elsevier.
Cómo citar
Guízar, D. y Martínez, A. (2026). Contracción del Músculo Esquelético. Unidades de Apoyo para el Aprendizaje. CUAED/Facultad de Medicina-UNAM. (Vínculo)