Sarcómero

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Sinônimos: sarcômero, sarcómero, mió(ô)mero

localização do sarcômero

O sarcômero é a unidade contrátil básica de um músculo estriado. São complexos multi-protéicos compostos por três complexos filamentosos diferentes, são eles:

O filamento grosso (ou filamento de miosina) que é composto pela proteína miosina;

O filamento fino (ou filamento de actina) é formado por monômeros de actina e nebulina;

A titina que é uma proteína gigante e possui um alto grau de elasticidade, é responsável por evitar estiramentos excessivos do músculo.

Os sarcômeros se dispõem em serie para assim formar as miofrilas, uma célula muscular estriada é composta de muitas miofrilas dispostas paralelamente em alto grau de organização. Para se ter idéia uma célula muscular do bíceps, por exemplo, contem mais de 100 mil sarcômeros [1]. Os sarcômeros estão presentes no músculo estriado (cardíaco ou esquelético), mas estão ausentes no músculo liso.

Índice

1 Bandas
2 Contração
- 2.1 Ativação
- 2.2 Nível molecular da contração
  - 2.2.1 Imagens
3 Armazenamento de energia
4 Bibliografia

[editar] Bandas

imagem de microscopia eletrônica de um corte longitudinal em uma célula muscular esquelética. Repara a disposição em serie do sarcômero

Os sarcômeros são responsáveis por dar aos músculos cardíacos e esqueléticos o aspecto estriado. Ao interpretar essas estrias à microscopia eletrônica são facilmente identificáveis bandas e linhas:

sarcômero retirado da figura anterior com suas respectivas bandas e linhas identificadas

As linhas escuras dispostas em serie são denominadas linhas ou disco Z (do alemão “Zwischen”, que quer dizer algo como “no meio” em relação à banda I).

Circundando a linha Z esta a região da banda I (de isotrópico);

Seguindo a banda I esta a banda A (de alotrópico).

Dentro da banda A existe uma região pálida chamada de banda H. (do alemão “Heller”, claro).

Finalmente, dentro da banda H esta uma linha fina - a linha M (do alemão “Mittel”, meio/centro em referencia ao sarcômero).

Um sarcômero é definido como um segmento entre duas linhas Z (ou discos Z) adjacentes.

relação do aspecto estriado com as respectivas bandas

Obs.: Todas as nomenclaturas utilizadas têm como base a observação do sarcômero sob luz polarizada.

As relações entre as proteínas e as regiões do sarcômero estão a seguir:

Os filamentos de actina correspondem pela maior parte da banda I e estende-se até parte da banda A;

O filamento de miosina estendesse por toda a banda A. Reparar que entre a banda H e I há uma região mais escura, causada pela sobreposição dos filamentos de actina e miosina.

A titina estende-se da linha Z, onde esta ligada ao filamento fino, para a linha M, onde acredita-se que haja interação com o filamento grosso[2][3][4].

Os filamentos de actina e titina estão unidos na linha Z pela proteína alfa-actina[1].

Quando feito um corte transversal na banda A, mais especificamente na região onde há sobreposição dos filamentos de actina e miosina, observa-se que a miosina encontrasse envolvida por seis filamentos de actina [3]. A interação entre o filamento de actina e miosina é responsável pela contração muscular.

[editar] Contração

A contração muscular refere-se ao deslizamento da actina sobre a miosina.

[editar] Ativação

Para entender a contração do sarcômero é necessário primeiro compreender alguns aspectos da estrutura do filamento de actina. A proteína tropomiosina que está presente do filamento de actina cobre o sitio de ligação da miosina presente na molécula de actina. Para permitir a contração da célula muscular, a tropomiosina deve ser movida para “descobrir” os sítios de lição na actina. Os íons cálcio ligam-se com as moléculas de troponinas (que estão espalhadas ao longo da proteína tropomiosina) que, por conseguinte altera a posição da tropomiosina em relação a actina, forçando a revelação dos sítios de ligação na mesma. Portanto o cálcio é fundamental para o inicio de uma contração muscular, sua concentração no sarcoplasma é controlada pelo reticulo sarcoplasmatico (uma forma especializada do reticulo endoplasmático). Conseqüentemente a contração muscular termina quando o cálcio é bombeado de volta pra o reticulo sarcoplamatico.[1][2][3][4].

O músculo estriado só contrai quando um impulso nervoso é recebido de um neurônio motor. Durante a estimulação da célula muscular, o neurônio motor libera um neurotransmissor chamado acetilcolina na junção neuromuscular (a sinapse entre o botão terminal do neurônio e a célula muscular). O potencial de ação dissipa-se ao longo do túbulo T (Transverso) até que alcance o reticulo sarcoplasmatico; o potencial de ação do neurônio motor muda a permeabilidade do reticulo sarcoplamatico, permitindo o fluxo de íons cálcio para o sarcolema. Como foi abordado no parágrafo anterior, altas concentrações de cálcio no sarcoplasma permite que a cabeça da miosina tenha acesso ao sitio de ligação correspondente na actina, desencadeando a contração muscular que é o deslizamento da actina sobre a miosina causando encurtamento dos sarcômeros, como conseqüência, o encurtamento do músculo [1][2][3][4].

[editar] Nível molecular da contração

A banda A, banda I e linha Z são os únicos componentes visíveis ao microscópio óptico. Na contração muscular, a banda A mantém seu comprimento (1.6 micrometros no músculo esquelético de mamíferos) enquanto que a banda I é encurta [1].

Deve-se ter em mente que a cabeça da miosina tem dois sítios principais: um que interage com a actina e outro que se liga com um ATP, este último é uma ATPase.

Etapa 1) Em repouso, a cabeça da miosina esta ligada a uma molécula de ATP em uma configuração de baixa energia e, neste momento, possui baixa afinidade pela actina;

Etapa 2) Porem, a cabeça da miosina pode hidrolisar o ATP em ADP e um íon de fosfato inorgânico. Uma parte da energia liberada nesta reação muda a forma da cabeça da miosina e a promove uma configuração de alta-energia. Neste momento esta tem alta afinidade pela actina e se houver sítios de actina disponíveis haverá a formação do complexo actomiosina ou ponte cruzada;

Etapa 3) Por causa do processo de ligação com a actina, a cabeça da miosina libera o ADP e o íon de fosfato inorgânico, retornando a configuração de baixa-energia, isto faz com que a miosina tracione a actina em direção ao centro do sarcômero e ao fazer isso a miosina libera o ADP e o íon fosfato;

Etapa 4) Com a conclusão da etapa anterior, torna-se possível a ligação de uma nova molécula de ATP em seu respectivo sitio na miosina, isto faz com que a miosina perca afinidade pela actina desfazendo assim o complexo actomiosina. Apartir daqui pode haver um novo ciclo ou a contração pode cessar; como já foi abordado, isto depende da concentração de cálcio no sarcoplasma.

complexo actomiosina ou ponte cruzada

Cada ciclo causa um encurtamento no sarcômero de aproximadamente 10nm que ocorrem em torno de 5 vezes por segundo (se for uma contração rápida), deve-se ter em mente que este ciclo se refere a apenas uma cabeça de miosina e o filamento grosso possui algo em torno de 500 cabeças [2].

O rigor mortis deve-se a perturbação na quarta etapa que é causada pela falta de ATP, este tem duas implicações: sem ATP não é possível retirar o cálcio do sarcoplasma, com isso os sítios de ligação da actina vão estar expostos; e sem ATP o complexo actomiosina não pode ser desfeito. Em outras palavras o ciclo da contração para na 3º etapa fazendo com que o músculo fique enrijecido.

[editar] Imagens

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

Etapa 4

[editar] Armazenamento de energia

A maioria das células musculares só armazena ATP para um número reduzido de contração muscular. Quando em repouso sob boas condições nutricionais, as células musculares armazenam glicogênio e creatina fosfato, assim em exercícios intensos e de curta duração a renovação de ATP fica por conta da glicolise anaeróbica e creatina fosfato. Por outro lado, quando a célula muscular é submetida a exercícios prolongados, quase todo ATP provem de fontes aeróbicas.