Sistema de produção de energia

Biologia

30/01/2013

A célula muscular esquelética é altamente adaptada para a produção de trabalho mecânico descontínuo, usando energia química. Essa energia é acumulada principalmente no ATP e fosfocreatina que são armazenados na célula, e de onde a energia pode ser mais rapidamente mobilizada.

A energia para ser armazenada no ATP e fosfocreatina é obtida pela célula muscular a partir de glicose e ácidos graxos. O glicogênio também pode ser usado como fonte de energia química. Uma pequena parte da sua energia é liberada durante a glicólise, mas a maior parte da energia é produzida durante a oxidação fosforilativa, nas mitocôndrias. Esse processo utiliza o oxigênio do sangue ou o oxigênio ligado à mioglobina.

Nos mamíferos, os músculos em repouso utilizam principalmente os ácidos graxos e acetoacetatos circulantes como fonte energética. Quando em grande atividade, metabolizam a glicose, que passa a ser principal fonte de energia.


Contração muscular

O fenômeno da contração inicia-se com o potencial de ação disparado a partir da fibra nervosa. O espaço entre o acoplamento da terminação nervosa à fibra muscular é chamado fenda sináptica. Tendo o potencial de ação atingido a terminação nervosa, abrem-se os canais de cálcio voltagem-dependentes, e a entrada de cálcio faz com que as vesículas de acetilcolina sejam liberadas na fenda, através da fusão destas vesículas à membrana plasmática e subsequente exocitose, transmitindo o impulso nervoso para a sarcolema. Após a propagação do potencial através dos túbulos T, a liberação de cálcio viabiliza a contração muscular devido à ligação do íon à troponina C.

A ação do cálcio fundamenta-se sobre a alteração conformacional da molécula proteica: uma vez ligado à troponina C, esta deformação molecular decorrente faz com que os sítios para a conexão actina-miosina fiquem expostos. Assim, dá-se o acoplamento entre os filamentos contráteis, onde a ponte cruzada da molécula de miosina se liga ao local adequado da molécula de actina.

A partir deste ponto, ocorre o deslizamento. Para viabilizar este fenômeno, no entanto, é fundamental a hidrólise do ATP, liberando energia, que é convertida em energia mecânica. A seguir, uma nova molécula de ATP é necessária para que ocorra o desligamento entre os filamentos contráteis; esta molécula não é hidrolisada neste momento, pois sua simples ligação à cabeça da miosina altera a conformação da molécula e reduz a afinidade entre as proteínas contráteis.

Deste modo, o ATP é essencial tanto para a contração, quanto para o relaxamento. O fator central para a afinidade entre a actina e a miosina é o cálcio; a função do ATP é a liberação de energia para a ocorrência do movimento, entre outras ações. Este ATP advém de quaisquer rotas metabólicas analisadas até agora.

Enquanto há cálcio ligado à troponina, há ciclagem de pontes cruzadas e contração muscular. A fim de cessar a contração, o cálcio tem de ser removido do sítio de ligação à troponina C e transportado de volta ao retículo sarcoplasmático; este transporte é ativo (bomba de cálcio), sendo viabilizado pelo ATP.
Portanto, o ATP possui três funções primordiais na contração muscular, fornecendo energia para o encurtamento do sarcômero, viabilizando o desligamento actomiosínico por interação físico-química ao filamento espesso e suportando a bomba de cálcio, o que encerra a ciclagem das pontes cruzadas.