Bioquímica - Proteínas contrácteis

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bioquímica 
proteínas contrácteis 
 
O sarcoplasma das fibras musculares contém centenas 
de miofibrilas 
As miofibrilas são constituídas por dois tipos principais 
de filamentos proteicos: filamentos grossos e filamentos 
finos 
A disposição dos filamentos resulta no padrão de 
bandas: 
↪	bandas I (isotrópicas): somente filamentos finos 
↪	 bandas A (anisotrópicas): grossos e finos 
parcialmente sobrepostos 
 
Filamentos grossos 
São constituídos basicamente por miosina, proteína 
com 6 cadeias polipeptídicas →	2 cadeias pesadas e 4 
cadeias leves 
As cadeias organizam-se em um segmento fibroso 
(causa da miosina) e duas porções globulares (cabeças 
da miosina) 
CAUDA: associação de duas cadeias pesadas em a-
hélice, formando longo bastão 
CABEÇAS: na extremidade aminoterminal, as cadeias 
pesadas dobram-se separadamente e se unem a duas 
cadeias leves cada, formando as cabeças 
↪	 domínio catalítico: centro ativo com atividade 
ATPásica e sítio de ligação aos filamentos finos 
↪	domínio mecânico: tem dois pontos de articulação, 
que permitem mudança de orientação 
As cabeças ficam orientadas em direções opostas em 
relação ao centro do sarcômero 
As cabeças projetam-se a intervalos regulares, 
podendo ligar-se aos filamentos finos, constituindo as 
pontes cruzadas 
 
Filamentos finos 
A principal proteína do filamento fino é a actina 
Os monômeros globulares de actina (actina G) 
polimerizam-se →	duas hélices que se entrelaçam →	
actina F 
Cada filamento fino contém uma actina F associada à 
tropomiosina e à troponina 
TROPOMIOSINA: dímero helicoidal, se insere ao longo 
do sulco entre as hélices de actina, cobrindo 7 
monômeros de actina →	cada molécula está associada 
a uma troponina 
TROPONINA: composta de 3 subunidades: 
↪	TnC: liga-se a Ca2+ 
↪	TnI: inibe a ligação da cabeça da miosina à actina 
↪	TnT: liga-se à tropomiosina 
 
Mecanismo da contração muscular 
A contração de músculos esqueléticos ocorre por 
encurtamento do sarcômero 
Deslizamento dos filamentos finos entre os grossos →	
sem mudança no comprimento 
A movimentação dá-se à custa da hidrólise de ATP, 
catalisada pelas cabeças da miosina 
A hidrólise de ATP deve estar acoplada a mudanças 
conformacionais 
HIPÓTESE DO “BRAÇO-ALAVANCA”: 
1. o ATP liga-se ao complexo actina-miosina (AM) →	
AM•ATP 
2. o complexo separa-se rapidamente em A e 
M•ATP 
3. o ATP é hidrolisado na cabeça →	M•ADP•Pi 
4. reassociação por ligações fracas →	A-M•ADP•Pi 
5. o conjunto sofre isomerização, tornando-se 
fortemente ligado →	AM*•ADP•Pi (Ca2+) 
6. liberação de Pi, desencadeando rotação do lever 
arm e produzindo força para contração 
7. liberação de ADP →	 AM, podendo reiniciar o 
processo 
 
 
 
A dissociação de Pi do sistema AM*•ADP•Pi é 
acompanhada por grande queda de energia livre →	
geração de trabalho mecânico 
O lever arm atuaria como um amplificador de mudanças 
estruturais discretas de S1 (miosina) 
O lever arm muda de orientação em relação ao 
domínio catalítico e à cauda da miosina 
A propulsão mecânica depende da liberação de fosfato 
dos produtos, após a etapa de hidrólise do ATP 
↪	o lever arm sofre uma grande rotação angular e a 
miosina desloca o filamento de actina 
DURANTE O MOVIMENTO: as cabeças de miosina não 
podem mover-se ao longo da actina →	cada uma delas 
repete o ciclo descrito muitas vezes durante um único 
evento 
 
 
 
Regulação da contração muscular 
Os mecanismos são mediados pela atuação da 
troponina e da tropomiosina, mediado por íons Ca2+ 
Ca2+ + TnC →	mudanças de conformação, alterando 
as interações entre troponina, tropomiosina e actina 
Os sítios de ligação fraca da miosina à actina são 
descobertos →	ligação AM, que ativa a ATPase da S1 
→	translocações adicionais das proteínas do filamento 
de actina 
 
Ca2+ É O INTERMEDIÁRIO 
•	 contração: desencadeada por uma onda de 
despolarização em resposta ao impulso nervoso 
•	túbulos T →	cisternas do retículo sarcoplasmático = 
liberação de Ca2+ no sarcoplasma 
•	ação da bomba de Ca2+ na membrana do retículo →	
[Ca2+] retículo > [Ca2+] sarcoplasma (normal) 
•	 com o impulso nervoso, a concentração no 
sarcoplasma aumenta (vazamento de íons) 
•	o Ca2+ no sarcoplasma inicia a contração →	 ligação 
AM (ATP no domínio catalítico) 
•	novo ATP liga-se à S1, provocando a separação entre 
AM →	novo ciclo de contração 
•	outras pontes cruzadas são formadas, impedindo a 
volta da A à posição inicial 
•	íons Ca2+ são bombeados de volta para o retículo 
•	na falta de Ca2+, novas ligações AM são impedidas →	
relaxamento 
 
MODIFICAÇÃO COVALENTE DA MIOSINA 
•	os íons Ca2+ também se ligam à calmodulina ativam 
a MLCK, quinase das cadeias leves da miosina 
•	cadeias leves 
↪	MLC1 ou essencial 
↪	MLC2 ou regulatória ou “fosforilável” 
 ↳	fosforiladas pela MLCK 
•	a fosforilação é revertida pela fosfatase das cadeias 
leves da miosina (@ PP1) 
•	 a fosforilação das cadeias leves pela isoenzima 
expressa em músculos lisos é necessária e suficiente 
para iniciar a contração 
•	nos músculos estriados e cardíacos, a modificação 
covalente não interfere na atividade ATPásica da 
miosina, mas aumenta o deslocamento das cabeças da 
miosina em direção à actina 
 
Ca2+ INDUZEM GLICOGENÓLISE 
•	os íons liberados com o impulso nervoso estimulam a 
degradação de glicogênio e inibem sua síntese 
•	Ca2+ + fosforilase quinase →	glicogenólise 
•	músculo em repouso →	menos de 5% da glicogênio 
fosforilase é funcional 
•	0,7 s após o início da contração →	50% de enzimas 
ativas 
•	aumento da oferta de substrato para a glicólise 
•	 produção de ATP para sustentar a contração 
muscular 
 
 
 
Fontes de energia 
Reservatório de energia →	CREATINA FOSFATO →	
produzida nos períodos de repouso 
Fosforilação da creatina à custa de ATP, catalisada pela 
creatina quinase 
Durante a atividade muscular, processa-se no sentido 
da regeneração de ATP, para sustentar a contração 
ATP e creatina fosfato constituem o suprimento 
imediato de energia →	 esforços máximos e pouco 
duradouros 
Próximo suprimento →	 GLICOSE →	 circulação e 
glicogênio muscular 
rigor mortis 
•	decréscimo na concentração de ATP da fibra muscular →	
consumo excessivo no ciclo de concentração ou síntese 
diminuída na isquemia 
•	↑ [Ca2+] no sarcoplasma →	associação AM 
•	sem ATP para se ligar à S1 →	associação AM não desliga 
•	relaxamento é impedido 
•	permanece o estado de contratura →	condição de RIGOR 
MORTIS 
•	verificada após a morte 
Entrada de açúcar na célula muscular é promovida pela 
quinase dependente de AMP (AMPK) e a degradação 
de glicogênio (liberação de Ca2+) 
A via glicolítica é inicialmente anaeróbia →	produção de 
lactato 
A degradação anaeróbia é uma alternativa imediata para 
a hipóxia relativa no início de um esforço extenuante 
→	exercícios intensos com duração de 1 a 2 minutos 
Acima de 2 a 3 minutos de esforço, o trabalho muscular 
contínuo é feito à custa de ATP da oxidação aeróbia 
de glicose e ácidos graxos