Una miofibra es una célula de un solo músculo multinucleada. Agrupados en haces conocidos como fascículos, y revestidos de tejido conectivo, las miofibras son la unidad celular básica del músculo esquelético. También conocidas como fibras musculares, las miofibras son células grandes y altamente especializadas que en su mayoría están llenas de elementos contráctiles. Estas células pueden clasificarse ampliamente como contracción rápida o contracción lenta, en función de la velocidad a la que se produce la contracción, y clasificarse en función de los procesos metabólicos utilizados para impulsar las actividades celulares.
Mientras que la mayoría de las células animales típicamente contienen un solo núcleo por célula, las miofibras contienen muchas. El tejido muscular está casi completo al nacer, y aunque las células pueden seguir aumentando de tamaño, generalmente no se multiplican por mitosis como lo hacen la mayoría de las células. A medida que crecen, se hace cada vez más difícil para un solo núcleo gobernar toda la célula. Esto se conoce como la teoría del dominio mionuclear. Cuando una fibra muscular crece, la teoría del dominio mionuclear dicta que se necesitan núcleos adicionales para mantenerse al día con el aumento del tamaño de la célula.
Alrededor de cada miofibra hay células indiferenciadas conocidas como células satélite. Al igual que las células madre, estas células pueden adoptar una serie de formas. Cuando se estimula el crecimiento de las células musculares, el proceso desencadena respuestas inmunes y hormonales que estimulan a las células satélite cercanas a aumentar en número y comenzar la diferenciación. Luego se incorporan a la fibra muscular según sea necesario, y eventualmente se convierten en parte de la célula muscular misma.
La velocidad de la contracción muscular dentro de una sola miofibra está determinada en gran medida por la actividad de una enzima particular dentro de la célula. La ATPasa gobierna la velocidad a la cual el trifosfato de adenosina (ATP) intermediario de energía se descompone para liberar iones fosfato, que a su vez alimentan la contracción celular. Una mayor actividad de ATPasa conduce a una contracción muscular más rápida. Las células musculares de contracción rápida están asociadas con un mayor nivel de actividad de ATPasa, mientras que las células musculares de contracción lenta experimentan un nivel más bajo.
Las células musculares pueden dividirse aún más según la predisposición a procesos metabólicos particulares. La mayoría de las células potencian la actividad mediante alguna combinación de glucólisis y fosforilación oxidativa. La glucólisis es el proceso por el cual las células descomponen los carbohidratos para formar ATP. Esto normalmente ocurre dentro del citoplasma de la célula con presencia limitada de oxígeno y puede crear ácido láctico como subproducto.
La fosforilación oxidativa, por el contrario, ocurre en las mitocondrias de la miofibra, y consume una gran cantidad de oxígeno disponible. La fosforilación oxidativa es un proceso más eficiente que la glucólisis, que produce significativamente más ATP por unidad de nutrientes que la glucólisis, y lo hace sin producir el ácido láctico que fatiga los músculos. Como resultado, las fibras que utilizan este método son más resistentes a la fatiga que las fibras glucolíticas.
Normalmente, ambos procesos metabólicos ocurren en todas las células musculares, pero la mayoría de los tipos de miofibras están mejor equipados para un proceso que para el otro. Las fibras oxidativas requieren significativamente más oxígeno que las fibras glucolíticas y, por lo tanto, son ricas en la proteína de unión al oxígeno mioglobina. La mioglobina oxigenada tiende a dar a las fibras musculares un tono rojo característico y, como resultado, las fibras oxidativas a menudo se denominan fibras rojas. Las fibras glucolíticas, por el contrario, no tienen la misma concentración de mioglobina, y a menudo se denominan fibras blancas.
En general, las fibras musculares de contracción lenta emplean principalmente la fosforilación oxidativa más eficiente, y se denominan fibras Tipo I. Están asociados con músculos que realizan actividades de baja energía durante un largo período de tiempo, como los músculos del cuello o los músculos estabilizadores del núcleo del cuerpo. Entre los atletas, este tipo de fibra muscular predomina en los músculos de los atletas de resistencia altamente especializados, como los corredores de maratón.
Las fibras musculares de contracción rápida pueden emplear glucólisis o fosforilación oxidativa. Al igual que las fibras de contracción lenta, las fibras oxidativas de contracción rápida, conocidas como fibras tipo IIa, están repletas de mitocondrias y mioglobina. Las fibras glucolíticas de contracción rápida, conocidas como tipo IIx, poseen una gran cantidad de glucógeno disponible, se adaptan a breves estallidos de potencia intensa y son comunes en el tejido muscular de los atletas de potencia, como los velocistas y levantadores de potencia.