Resultados da aprendizagem
- Discutir porque é que o ATP é necessário para o movimento muscular
O movimento de encurtamento muscular ocorre quando as cabeças de miosina se ligam à actina e puxam a actina para dentro. Esta ação requer energia, que é fornecida pelo ATP. A miosina liga-se à actina num local de ligação na proteína globular actina. A miosina tem outro local de ligação para o ATP, no qual a atividade enzimática hidrolisa o ATP em ADP, libertando uma molécula de fosfato inorgânico e energia.
A ligação do ATP faz com que a miosina liberte a actina, permitindo que a actina e a miosina se separem uma da outra. Depois de isto acontecer, o ATP recém-ligado é convertido em ADP e fosfato inorgânico, P i A energia libertada durante a hidrólise do ATP altera o ângulo da cabeça da miosina para uma posição "inclinada". A cabeça da miosina está então em posição de continuar o movimento, possuindo energia potencial, mas o ADP e o P i Se os locais de ligação da actina estiverem cobertos e indisponíveis, a miosina permanecerá na configuração de alta energia com o ATP hidrolisado, mas ainda ligada.
Se os locais de ligação da actina estiverem descobertos, forma-se uma ponte cruzada, ou seja, a cabeça da miosina percorre a distância entre as moléculas de actina e de miosina. P i A cabeça da miosina move-se em direção à linha M, puxando a actina consigo. À medida que a actina é puxada, os filamentos movem-se cerca de 10 nm em direção à linha M. Este movimento é designado por curso de força, uma vez que é o passo em que a força é produzida. À medida que a actina é puxada em direção à linha M, o sarcómero encurtae o músculo contrai-se.
Quando a cabeça da miosina está "inclinada", contém energia e está numa configuração de alta energia. Esta energia é gasta à medida que a cabeça da miosina se move através do curso de força; no final do curso de força, a cabeça da miosina está numa posição de baixa energia. Após o curso de força, o ADP é libertado; no entanto, a ponte cruzada formada ainda está no lugar, e a actina e a miosina estão ligadas entre si. O ATP pode então ligar-se aO movimento da cabeça da miosina de volta à sua posição original é chamado de curso de recuperação. Os músculos em repouso armazenam energia do ATP nas cabeças da miosina enquanto esperam por outra contração.
Figura 1: O ciclo de contração muscular de ponte cruzada, que é desencadeado pela ligação do Ca2+ ao local ativo da actina, é mostrado. Com cada ciclo de contração, a actina move-se em relação à miosina.
Proteínas reguladoras
Quando um músculo está em estado de repouso, a actina e a miosina estão separadas. Para impedir que a actina se ligue ao local ativo da miosina, as proteínas reguladoras bloqueiam os locais de ligação molecular. Tropomiosina bloqueia os locais de ligação da miosina nas moléculas de actina, impedindo a formação de pontes cruzadas e a contração de um músculo sem estímulo nervoso. Troponina liga-se à tropomiosina e ajuda a posicioná-la na molécula de actina; também liga iões de cálcio.
Para permitir uma contração muscular, a tropomiosina tem de mudar de conformação, descobrindo o local de ligação da miosina numa molécula de actina e permitindo a formação de pontes cruzadas. Isto só pode acontecer na presença de cálcio, que é mantido em concentrações extremamente baixas no sarcoplasma. Se estiver presente, os iões de cálcio ligam-se à troponina, causando alterações conformacionais na troponina que permitem que a tropomiosina se afasteAssim que a tropomiosina é removida, pode formar-se uma ponte cruzada entre a actina e a miosina, desencadeando a contração. O ciclo da ponte cruzada continua até que os iões Ca2+ e o ATP deixem de estar disponíveis e a tropomiosina volte a cobrir os locais de ligação da actina.
O vídeo seguinte explica como é sinalizada uma contração muscular: