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locomotor problema 3

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do ATP diminui a afinidade de ligação da miosina pela actina, e a miosina acaba soltando-se da actina. 2 A hidrólise do ATP fornece a energia necessária para a cabeça da miosina se inclinar e se ligar novamente à actina. O sítio de ligação ao ATP envolve a molécula de ATP e converte a mesma em ADP e em fosfato inorgânico (Pi). O ADP e o Pi permanecem ligados à miosina enquanto a energia liberada pela clivagem do ATP move a cabeça da miosina até que ela forme um ângulo de 90° com o eixo longitudinal dos filamentos. Nessa posição engatilhada, a miosina liga-se a uma nova actina, que está 1 a 3 moléculas distante da sua posição inicial. As ligações cruzadas recém-formadas entre a miosina e a actina são fracas, uma vez que a tropomiosina está bloqueando parcialmente os sítios de ligação na actina. Entretanto, nesse estado engatilhado, a miosina estoca energia potencial, da mesma forma que uma mola esticada. A cabeça está pronta para disparar (exatamente como acontece quando alguém engatilha um revólver, puxando o martelo para trás antes de disparar). A maioria das fibras musculares em repouso encontram-se nesse estado, engatilhadas e preparadas para disparar (contrair), apenas esperando pelo sinal fornecido pelo cálcio. 3 Movimento de força. O movimento de força (o movimento de inclinação das ligações cruzadas) inicia após o cálcio se ligar à troponina e permite a liberação total do sítio de ligação à miosina. As ligações cruzadas, então, transformam-se em ligações fortes, de alta energia, à medida que a miosina libera o Pi. A liberação do Pi permite que a cabeça da miosina se desloque. As cabeças inclinam-se em direção à linha M, levando junto o filamento de actina. O movimento de força também pode ser chamado de movimento de inclinação das ligações cruzadas, pois a região da cabeça e a região de dobradiça da miosina saem de um ângulo de 90° para um ângulo 45°. 4 A miosina libera ADP. Ao final do movimento de força, a miosina libera ADP, o segundo produto do processo de clivagem do ATP. Com a saída do ADP, a cabeça da miosina liga-se fortemente à actina novamente, retornando ao estado de rigidez. O ciclo está pronto para recomeçar assim que uma nova molécula de ATP se ligar à miosina.
O estado de rigidez O ciclo de contração e relaxamento ilustrado na Figura 12.9 começa com o estado de rigidez, no qual nenhum ATP ou ADP estão ligados à miosina. No músculo vivo, esse estado é normalmente muito curto. As fibras musculares vivas têm um suprimento de ATP suficiente, o qual se liga rapidamente à miosina assim que o ADP é liberado (passo 1). Assim, as fibras musculares relaxadas permanecem quase sempre no estado apresentado no passo 2. Por outro lado, após a morte, quando o metabolismo cessa e o suprimento de ATP se esgota, os músculos são incapazes de ligar mais ATP e, por isso, os músculos permanecem no estado de ligação forte, chamado de estado de rigidez. Na condição conhecida como rigor mortis, os músculos ficam “paralisados” em decorrência das fortes ligações cruzadas que permanecem imóveis. A forte ligação entre a actina e a miosina persiste por um dia ou mais após a morte, até que as enzimas envolvidas no processo de decomposição comecem a degradar as proteínas musculares. Embora toda a discussão realizada até aqui possa dar a entender que já se sabe tudo a respeito dos mecanismos moleculares da contração muscular, na verdade este é apenas o modelo atual aceito. Na realidade, o processo é muito mais complexo do que aquele apresentado aqui. Por exemplo, parece que a própria miosina é capaz de influenciar a ligação Ca2!-troponina. Isso dependeria de a miosina estar ligada à actina em um estado forte (rigidez), em um estado fraco, ou não estar ligada. Os detalhes dessa influência ainda estão sendo estudados. O estudo da contração e do movimento de moléculas dentro de uma miofibrila é bastante difícil. Muitas técnicas de pesquisa dependem do uso de moléculas cristalizadas, microscopia eletrônica e outros métodos que não podem ser utilizados em tecidos vivos. Normalmente, podemos observar os filamentos grossos e finos apenas no início e no fim de cada contração. Entretanto, tem havido progresso e talvez na próxima década você possa assistir a um “filme” da contração muscular, construído a partir de fotografias mostrando o deslizamento dos filamentos.
A acetilcolina inicia o processo de acoplamento excitação-contração
A partir de agora, passaremos para a junção neuromuscular e acompanharemos os eventos que levam à contração muscular. Como foi discutido no início deste capítulo, a combinação dos eventos elétricos e mecânicos que ocorrem em uma fibra muscular é chamada de acoplamento excitação-contração (E-C). O acoplamento E-C envolve quatro eventos principais: 1. A acetilcolina (ACh) é liberada pelo neurônio motor somático. 2. A ACh leva à geração de um potencial de ação na fibra muscular. 3. O potencial de ação muscular desencadeia a liberação de cálcio pelo retículo sarcoplasmático. 4. O cálcio liga-se à troponina, dando início ao processo de contração. Agora, veremos essas etapas em detalhes. A acetilcolina liberada na fenda sináptica da junção neuromuscular liga-se aos receptores ionotrópicos (canais) de ACh da placa motora terminal da fibra muscular (FIG. 12.10a 1 ) (p. 371). Quando esses canais dependentes de ACh se abrem, ocorre o fluxo de Na!e K! através da membrana plasmática. Entretanto, o influxo de Na! supera o efluxo de K!, pois a força motriz do gradiente eletroquímico é maior para o Na! (p. 156). A adição efetiva de carga positiva despolariza a membrana da fibra muscular, gerando um potencial da placa motora (PPM). Normalmente, os potenciais da placa motora sempre atingem o limiar, levando à geração de um potencial de ação muscular (Fig. 12.10a 2 ). O potencial de ação desloca-se pela superfície da fibra muscular, e para o interior dos túbulos T, devido à abertura sequencial de canais de Na! dependentes de voltagem. O processo é similar à condução dos potenciais de ação nos axônios, embora os potenciais de ação do músculo esquelético sejam conduzidos mais lentamente do que os potenciais de ação dos axônios mielínicos (p. 249). Quando o potencial de ação penetra nos túbulos T, ocorre a liberação de Ca2! a partir do retículo sarcoplasmático (Fig. 12.10b 3 , 4 ). Em um músculo em repouso, os níveis citosólicos de Ca2! normalmente são muito baixos. Entretanto, esses níveis aumentam cerca de 100 vezes após um potencial de ação. Como discutido anteriormente, quando os níveis citosólicos de Ca2! estão altos, o Ca2! liga-se à troponina, a tropomiosina move-se para a posição “ligada” 5 e a contração ocorre 6 . No nível molecular, a transdução do sinal elétrico em um sinal de cálcio necessita de duas proteínas de membrana. A membrana do túbulo T contém uma proteína sensível à voltagem, um canal de cálcio do tipo L (Cav1.1), chamado de receptor de di-hidropiridina (DHP) (Fig. 12.10b 3 ). No músculo esquelético, exclusivamente, esses receptores de DHP estão acoplados mecanicamente aos canais de Ca2! do retículo sarcoplasmático adjacente. Estes canais de liberação de Ca2! do RS são conhecidos como receptores de rianodina (RyR). Quando a despolarização produzida por um potencial de ação alcança um receptor de DHP, o receptor sofre uma alteração conformacional. Essa alteração conformacional causa a abertura dos canais RyR para a liberação de Ca2! do retículo sarcoplasmático (Fig. 12.10b 4 ). O Ca2! armazenado flui para o citosol, a favor do seu gradiente eletroquímico, iniciando o processo de contração. Os pesquisadores acreditam que o canal de cálcio que nós chamamos de receptor de DHP não forme um canal verdadeiro com um poro central que permita a passagem de cálcio a partir do LEC. Nos últimos anos, entretanto, tem sido descrito o movimento de uma pequena quantidade de Ca2! através do receptor de DHP, chamada de entrada de Ca2! acoplada à excitação. Apesar disso, a contração muscular esquelética ainda ocorrerá se nenhum íon Ca2! do LEC atravessar o canal. Assim, o papel fisiológico da entrada de Ca2!

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