Do sinal nervoso à ponte cruzada

Cada golpe de força de uma cabeça de miosina desloca o filamento fino cerca de 10 nanômetros, e cada ciclo consome ATP.

O sinal chega

A decisão de se mover começa no encéfalo, mas a ordem que chega a uma fibra muscular esquelética vem de um neurônio motor. A maioria desses neurônios tem o corpo celular na medula espinal, e seus axônios podem percorrer até cerca de 90 cm para chegar ao músculo. O ponto de encontro entre a terminação do axônio e a fibra é a junção neuromuscular. Ali, a terminação libera um mensageiro químico, a acetilcolina (ACh). Ela atravessa um espaço minúsculo, a fenda sináptica, e se liga a receptores na membrana da fibra, na placa motora. Os receptores são canais: quando a ACh se liga, eles se abrem e íons de carga positiva entram, tornando o interior da fibra menos negativo.

Essa alteração abre canais de sódio dependentes de voltagem, o sódio entra rapidamente e um potencial de ação percorre toda a membrana. Enquanto isso, uma enzima, a acetilcolinesterase, degrada a ACh que ficou na fenda para que ela não continue reativando a fibra.

Da membrana ao cálcio

Uma fibra muscular pode ter 100 micrômetros de espessura, larga demais para que um sinal na superfície chegue depressa ao centro. Por isso, a membrana penetra na célula em tubos estreitos chamados túbulos T (T de transversais), que conduzem o potencial de ação até o interior. Cada túbulo T passa entre duas bolsas dilatadas do retículo sarcoplasmático, o reservatório de cálcio; os três juntos formam uma tríade. Quando o potencial de ação passa, canais do retículo sarcoplasmático se abrem e íons de cálcio (Ca2+) inundam o sarcoplasma. Essa ligação entre um sinal elétrico e uma tração mecânica é chamada de acoplamento excitação-contração.

Cinco etapas do ciclo das pontes cruzadas

Em repouso, um filamento de tropomiosina se estende ao longo da actina e cobre os sítios onde a miosina poderia se ligar, e a troponina o mantém ali. Etapa 1: o Ca2+ se liga à troponina, que desloca a tropomiosina dos sítios de ligação. Etapa 2: uma cabeça de miosina, já armada e ainda com ADP e fosfato do ciclo anterior, se liga à actina. Essa ligação é uma ponte cruzada. Etapa 3, o golpe de força: o fosfato é liberado, a cabeça se prende com mais força e gira em direção à linha M, puxando o filamento fino cerca de 10 nanômetros. Depois o ADP se solta, mas a cabeça continua ligada. Etapa 4: uma nova molécula de ATP se liga à cabeça e faz com que ela solte a actina. Etapa 5: a cabeça quebra o ATP em ADP e fosfato e usa a energia para voltar à posição armada, pronta para se ligar novamente mais adiante.

Escolha cada etapa na lista Etapa do modelo e observe a cabeça laranja. Depois, pressione Reproduzir. Muitas cabeças completam o ciclo em momentos diferentes, por isso algumas sempre estão presas enquanto outras avançam, um pouco como uma equipe puxando uma corda, alternando as mãos.

Por que o ATP é necessário duas vezes

O ATP é necessário em dois pontos do ciclo. É ele que faz a cabeça soltar a actina, e a energia de sua quebra rearma a cabeça. O ATP também alimenta as bombas que levam o cálcio de volta ao retículo sarcoplasmático. Sem ATP, as cabeças de miosina permanecem presas à actina. Essa é a causa do rigor mortis, a rigidez dos músculos pouco depois da morte: não é possível produzir novo ATP, por isso as pontes cruzadas nunca se soltam. Desative ATP no modelo, e todas as cabeças ao alcance da actina permanecerão ligadas.

Interrompendo a contração

A contração para quando o neurônio motor deixa de liberar ACh. A membrana volta ao repouso, os canais de cálcio se fecham e as bombas levam o Ca2+ de volta ao retículo sarcoplasmático. A troponina solta seu cálcio, a tropomiosina volta a cobrir os sítios de ligação e, sem novas pontes cruzadas, a fibra relaxa. O músculo liso também usa cálcio, mas de outra forma. Ele não tem troponina, por isso o cálcio se liga a uma proteína chamada calmodulina, que aciona uma enzima que ativa as cabeças de miosina.

Um sinal, um abalo muscular

Um único potencial de ação produz uma contração breve chamada abalo muscular, que dura de alguns milissegundos até cerca de 100 milissegundos, dependendo do músculo. Sinais que chegam antes de a fibra relaxar se somam, produzindo uma tração mais forte. Em frequências suficientemente altas, os abalos se fundem em uma contração contínua e sustentada chamada tétano. O sistema nervoso também ajusta a força pelo número de unidades motoras que ativa. Uma unidade motora é um neurônio motor e todas as fibras que ele inerva. Nos músculos que movem o olho, um neurônio inerva apenas cerca de seis fibras, permitindo um controle muito preciso. Nos grandes músculos da coxa e das costas, um neurônio pode inervar milhares.

Este é um material educativo sobre como o corpo é formado e funciona. Não é orientação médica e não serve para diagnosticar nem tratar ninguém.