Los sistemas óseo y muscular

¿Para qué sirve esto?

Patear un balón, subir una escalera, escribir en el cuaderno o simplemente quedarte sentado derecho son trabajos de equipo entre tus huesos y tus músculos. Los huesos son el armazón y los músculos los mueven, pero no los mueven de cualquier manera: muchos huesos funcionan como palancas, la misma máquina simple de un balancín o de unas tijeras.

En esta lección vas a ver cómo están hechos estos dos sistemas, por qué los músculos siempre trabajan en parejas y cómo calcular, con datos inventados, cuánta fuerza hace un músculo para levantar algo con la mano. También vas a relacionarlos con otros sistemas: el nervioso, que da las órdenes, y el circulatorio, que les lleva lo que necesitan.

Antes de empezar recuerda qué es una neurona motora, que el peso se mide en newtons (N) y cómo despejar una incógnita en una ecuación de primer grado.

El sistema óseo

Tu esqueleto está formado por huesos que cumplen varias funciones:

• Sostén: le dan forma al cuerpo y lo mantienen erguido.
• Protección: el cráneo protege el encéfalo; las costillas, el corazón y los pulmones; y las vértebras, la médula espinal.
• Movimiento: sirven de palancas a los músculos.
• Fabricación de células de la sangre: dentro de algunos huesos está la médula ósea roja, donde se forman los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas.
• Reserva de minerales: guardan calcio y fósforo, que el cuerpo puede usar cuando los necesita.

Los huesos no son piedras: son tejido vivo, con vasos sanguíneos y nervios. Crecen, cambian con el uso y se reparan cuando se rompen.

Los huesos se unen en las articulaciones. Algunas son fijas, como las del cráneo; otras son semimóviles, como las de las vértebras, que se mueven un poco; y otras son móviles, como el codo y la rodilla, que se doblan como una bisagra, o el hombro y la cadera, que giran en casi todas las direcciones. En las articulaciones móviles, los extremos de los huesos están cubiertos de cartílago, liso y resbaloso, que evita que se desgasten al rozar. Los ligamentos son bandas resistentes que unen un hueso con otro y mantienen la articulación en su sitio.

El sistema muscular

Hay tres clases de músculo. El esquelético mueve los huesos y lo controlas a voluntad. El liso forma las paredes del estómago, del intestino y de los vasos sanguíneos, y trabaja sin que lo decidas. El cardíaco forma el corazón y se contrae toda la vida sin descanso.

Un músculo esquelético se une al hueso por un tendón, un cordón muy resistente. Cuando una neurona motora le lleva la orden, el músculo se contrae: se acorta, se engruesa y tira del tendón, y el tendón tira del hueso.

Aquí está la idea más importante de la lección: un músculo solamente puede tirar; no puede empujar. Cuando deja de contraerse, se relaja, pero no se estira solo. Por eso los músculos esqueléticos trabajan en pares antagonistas, que producen movimientos contrarios. Para doblar el codo se contrae el bíceps, en la parte de adelante del brazo, y el tríceps, en la parte de atrás, se relaja. Para estirar el codo, al revés: tira el tríceps y el bíceps se relaja y se alarga. Ninguno de los dos empuja; cada uno tira hacia su lado.

Los huesos como palancas

Una palanca es una barra rígida que gira sobre un punto de apoyo, el fulcro. En el cuerpo, el hueso es la barra, la articulación es el fulcro, el músculo hace la fuerza y lo que se mueve (el peso de la mano, de un objeto o del cuerpo) es la carga. La distancia del fulcro al punto donde actúa cada una se llama su brazo. Una palanca está en equilibrio cuando

$$\text{fuerza} \times \text{brazo de la fuerza} = \text{carga} \times \text{brazo de la carga}$$

Según dónde quede cada cosa, hay tres géneros de palanca:

• Primer género: el fulcro está entre la fuerza y la carga, como en un balancín. La cabeza sobre la columna es una de ellas: la articulación con la primera vértebra es el fulcro, el peso de la cara queda adelante y los músculos de la nuca tiran desde atrás.
• Segundo género: la carga está entre el fulcro y la fuerza, como en una carretilla. Al pararte en la punta de los pies, el fulcro está en la base de los dedos, el peso del cuerpo baja por el tobillo y los músculos de la pantorrilla tiran del talón con el tendón de Aquiles. Como la fuerza queda más lejos del fulcro que la carga, el músculo hace menos fuerza que la carga.
• Tercer género: la fuerza está entre el fulcro y la carga, como en unas pinzas. El antebrazo es el ejemplo clásico: el codo es el fulcro, el bíceps tira muy cerca del codo y la carga está en la mano, mucho más lejos. El músculo tiene que hacer más fuerza que la carga, pero a cambio la mano recorre mucha más distancia, y más rápido, que lo que se acorta el músculo.

Huesos y músculos en equilibrio con otros sistemas

Los músculos no trabajan solos. El sistema nervioso les da la orden de contraerse por medio de las neuronas motoras y recibe información de cómo están estirados, para coordinar cada movimiento. Sin esa orden, el músculo no se contrae.

Además, para contraerse, las células musculares necesitan energía, que sacan de la glucosa con ayuda del oxígeno en la respiración celular. Las dos cosas llegan por la sangre, y la misma sangre se lleva el dióxido de carbono y los demás desechos. ¿Qué pasa, entonces, si se afecta el sistema circulatorio y no llega suficiente sangre a un músculo? Recibe menos oxígeno y menos glucosa, se cansa muy pronto, puede doler o acalambrarse, y sus desechos se acumulan. Si la falta de sangre dura mucho, las células del músculo pueden morir.

La relación va en los dos sentidos. Cuando caminas, los músculos de las piernas aprietan las venas y ayudan a que la sangre suba de regreso al corazón. Y los músculos también ayudan a la homeostasis de la temperatura: al contraerse producen calor, y por eso tiritas cuando tienes frío. Los huesos, por su parte, fabrican en la médula roja las células de la sangre y guardan el calcio que necesitan, entre otros, los músculos y los nervios para funcionar.

En resumen

• Los huesos sostienen y protegen el cuerpo, sirven de palancas, fabrican células de la sangre en la médula roja y guardan calcio y fósforo; son tejido vivo.

• Las articulaciones unen los huesos; los ligamentos unen hueso con hueso y los tendones, músculo con hueso.

• Un músculo solamente tira, no empuja; por eso trabaja en pares antagonistas, como el bíceps y el tríceps.

• En una palanca en equilibrio, fuerza × brazo de la fuerza = carga × brazo de la carga; el antebrazo es de tercer género y el músculo hace más fuerza que la carga, a cambio de rapidez y amplitud.

• Los músculos dependen del sistema nervioso, que les da la orden, y del circulatorio, que les lleva oxígeno y glucosa; si falla la circulación, se fatigan, duelen y pueden dañarse.

Vocabulario

Articulación

Lugar donde se unen dos o más huesos; puede ser fija, semimóvil o móvil.

Tendón

Cordón resistente que une un músculo con un hueso y le transmite el tirón del músculo.

Ligamento

Banda resistente que une un hueso con otro en una articulación y la mantiene firme.

Músculos antagonistas

Pareja de músculos que producen movimientos contrarios, como el bíceps, que dobla el codo, y el tríceps, que lo estira.

Palanca

Barra rígida que gira sobre un punto de apoyo, el fulcro; en el cuerpo, el hueso es la barra, la articulación el fulcro y el músculo hace la fuerza.

Brazo de una fuerza

Distancia entre el fulcro y el punto donde actúa esa fuerza.