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Miosina e actina

Aprenda como proteínas, especificamente a miosina e a actina, usam ATP para produzir movimento nos músculos. Entenda o papel da hidrólise de ATP nesse processo. Essa é uma parte essencial de como os músculos funcionam, convertendo energia química em energia mecânica.. Versão original criada por Sal Khan.

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Transcrição de vídeo

RKA2G O que eu quero fazer neste vídeo é tentar entender como duas proteínas podem interagir uma com a outra em conjunto com o ATP para produzir o movimento mecânico. E uma razão pela qual eu quero fazer isso é que isso ocorre no exterior das células musculares. Mas esse será o primeiro vídeo sobre como, realmente, os músculos trabalham. Já falaremos sobre como os nervos estimulam os músculos a trabalhar. Então, isso tudo será construído a partir desse vídeo. O que eu fiz aqui foi copiar e colar duas imagens de proteína da Wikipédia. Esta é a miosina. Miosina. Essa é a miosina II, pois você tem duas fitas de proteína miosina. Elas estão entrelaçadas, como você pode ver, e é uma proteína ou enzima muito complexa, embora você queira falar sobre isso. Eu direi por que ela é chamada de enzima: é porque ela ajuda o ATP a virar ADP e grupamento fosfato. Então, esse é o porquê de ela ser chamada ATPase. Ela é uma subclasse das enzimas ATPase e esta aqui é a actina. Actina. O que nós vamos ver neste vídeo é como a miosina utiliza o ATP para deslizar para frente. Você quase pode ver como uma corda de actina e é isto que cria a energia mecânica. Vou desenhar isso aqui. Vou desenhar isso na actina bem aqui. Digamos que nós temos uma dessas cabeças da miosina. Quando eu digo "cabeça" da miosina, esta é uma das cabeças da miosina, aqui. E elas estão conectadas, estão entrelaçadas, estão torcidas em torno delas mesmas. Esta é a outra e ela entrelaça-se desse jeito. Vamos apenas dizer que nós estamos lidando com uma das cabeças. Digamos que ela esteja nesta posição... Vamos ver como é que eu posso desenhar isso aqui... Digamos que ela começa com uma posição que se parece com isto e esta é uma parte da cauda que se conecta a alguma outra estrutura. Nós falaremos sobre isso em mais detalhes depois. Mas essa é a cabeça da miosina, bem ali, em sua posição inicial, sem fazer nada. Agora o ATP vem e se liga a esta cabeça da miosina, a esta enzima, esta proteína, esta enzima ATPase. Então, eu vou desenhar algum ATP. O ATP vem e se liga a esse cara bem aqui. Digamos que esta é a actina. Isso não vai ser tão grande em relação à proteína, mas é só para dar uma ideia. Assim que o ATP se liga ao seu lugar adequado nesta enzima, ou proteína, a enzima se solta da actina. Então, eu vou escrever isso aqui. Um: ATP se liga à cabeça da miosina... Cabeça da miosina... E, assim que isso acontece, leva a miosina a soltar... Miosina a soltar... a actina. Então, esse é o passo 1. Eu começo com isso apenas tocando na actina, o ATP vem, e isso é liberado. Então, no próximo passo, isso vai se parecer com algo mais ou menos assim... Eu quero desenhar isso no mesmo lugar. Após o próximo passo, isso vai se parecer com algo assim. Isso vai ser liberado, então agora isto se parece com isso e você tem um ATP anexado a ele. Eu sei que isso deve ser um pouco enrolado, quando eu continuo escrevendo a mesma coisa, mas você tem um ATP anexado a ele. Agora, o próximo passo. O ATP hidrolisa e o fosfato é retirado dali. Esta é a enzima ATPase, isto é o que ela faz. Deixa eu escrever isso. Segundo passo, passo 2. Passo 2: ATP vai para ADP+ grupamento fosfato. E o que ele faz? Ele libera a energia para elevar essa proteína miosina para um nível de energia mais alto. Então, deixe-me ir para o passo 2. Esta coisa é hidrolisada, isso libera energia, nós sabemos que o ATP é a moeda de energia dos sistemas biológicos. Então, ele libera energia. Eu estou desenhando isso como uma pequena faísca ou explosão, mas você pode imaginar que isso está mudando a conformação da miosina. Isso é como um mecanismo de mola e essa proteína aqui vai para um estado e está pronta para deslizar ao longo da miosina. Então, no passo 2, mais energia, e então você pode dizer que isso eleva a proteína... Proteína miosina, ou a enzima... para uma configuração de maior energia. Este é chamado um mecanismo de mola. Muito bem. A configuração das proteínas significa apenas a forma. Etapa 2: o que acontece é que o grupamento fosfato continua ligado, mas ele é desligado do resto do ATP. Ele se torna ADP e esta energia muda a conformação tal que esta proteína agora vai para uma posição que se parece com isto. Então, aqui é onde nós terminamos o passo 2. Deixe-me certificar de que estou fazendo direitinho. Então, ao final do passo 2, isso pode parecer mais ou menos assim. E, ao final do passo 2, a proteína se parece mais ou menos assim. Ela está em sua posição elevada. Ela possui um monte de energia agora, ela acabou nesta posição. Você ainda tem o seu ADP, ainda tem sua adenosina e digamos que tenha seus dois grupamentos fosfato no ADP. E ainda tem um grupamento fosfato aqui. Agora, quando esse grupamento fosfato é liberado, e eu vou escrever isso como passo 3... Lembre-se que, quando nós começamos, estávamos aqui. O ATP se liga no passo 1 e ele se liga definitivamente ao final do passo 1, o que leva a proteína miosina a ser liberada. Em seguida, depois do passo 1, nós naturalmente temos o passo 2. O ATP é hidrolisado em ADP fosfato, isso libera energia e permite à miosina ser elevada para a posição de energia alta e se ligar. Você pode pensar, para o próximo degrau, no filamento de actina. Agora nós estamos em um nível mais alto de energia. Agora, vamos para o passo 3. No passo 3, o fosfato... No passo 3, o fosfato é liberado. O fosfato é liberado. O fosfato é liberado da miosina no passo 3. Este é o passo 3. É o grupamento fosfato sendo liberado e o que ele faz é liberar essa energia desta posição elevada e isto leva a miosina a empurrar a actina. Esta é a potência, se você imaginar um motor, isso é o que está causando o movimento mecânico. Então, quando o grupo fosfato é liberado, lembre-se que a liberação é quando você transforma ATP em ADP e um fosfato. Isto o coloca em uma posição de mola. Quando o fosfato libera isso, ele libera a mola. Libera a mola. O que ele faz é empurrar o filamento de actina. Empurrar o filamento de actina. Você pode ver isto como a potência. Estamos, na verdade, criando energia mecânica. Dependendo de qual você quer ver como fixado... Se você vir a actina como fixada, qualquer miosina ligada fará com que ela se mova para a esquerda. Se imaginar a miosina como fixada, qualquer actina ligada a ela fará com que ela se mova para a direita. Isto é como nós temos a ação muscular. Então, passo 4. Você tem o ADP liberado. ADP liberado. E então voltamos para onde estávamos antes de fazer o passo 1, menos a apenas um degrau mais adiante para a esquerda na molécula de actina. Para mim, isto é bastante surpreendente. Estamos realmente vendo como a energia do ATP pode ser usada para mover. Saímos da energia química, ou energia de ligação do ATP, para a energia mecânica. Energia química para a energia mecânica. Para mim isso é incrível porque, quando eu aprendi sobre ATP, as pessoas diziam: "Você usa ATP para fazer tudo em suas células e contrair os músculos. Como você vai da energia de ligação para a contração muscular e para fazer o que nós vemos no nosso mundo, todos os dias, como energia mecânica." E isto é onde tudo ocorre. Esta é realmente a questão central do que está acontecendo aqui. Você tem que dizer: "Caramba! Como essa coisa muda de formato e tudo mais!" E você tem que se lembrar: essas proteínas, baseado no que está ligado a elas e no que não está ligado a elas, mudam de formato. Alguns desses formatos precisam de mais energia para serem atingidos, e então, se você fizer as coisas certas, essa energia pode ser liberada e pode empurrar a outra proteína. Agora podemos construir, a partir dessa actina e miosina, interações para entender como os músculos funcionam.