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¿Estás estudiando para un examen? Prepárate con estas 5 lecciones sobre Biología humana.
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Transcripción del video
Lo que quiero demostrar en este video es cómo dos proteínas pueden interactuar entre sí mismas y con el ATP para generar movimiento mecánico. Y quiero demostrarlo porque, aunque sucede fuera de las células musculares, este será realmente el primer video sobre cómo funcionan los músculos. Y después hablaremos sobre cómo los nervios estimulan a los músculos para que funcionen. Y todo eso hará referencia a este video. Lo que hice fue copiar y pegar dos imágenes de proteínas de Wikipedia. Esta es la miosina. En realidad es la miosina tipo II, porque tiene dos cadenas de la proteína. Están enrolladas una con otra, y como pueden ver es una proteína o enzima muy compleja, pero vale la pena estudiarla. Les digo por qué se le llama una enzima: porque ayuda a que el ATP se convierta en ADP y en grupos fosfatos. Por eso se le llama una "ATPasa". Es un subconjunto de las enzimas ATPasas. Esta es la actina. Veremos en este video cómo la miosina utiliza el ATP para efectivamente arrastrarse. Casi podríamos decir que la actina es una cuerda, y esto es lo que genera energía mecánica. Lo dibujaré. Lo dibujaré sobre esta actina. Digamos que tenemos una de estas cabezas de miosina. Cuando me refiero a una "cabeza de miosina", me refiero a esta parte de aquí, que está conectada, enrollada alrededor. Alrededor de esta otra. Consideremos sólo una de estas cabezas de miosina. Digamos que está posicionada así... veamos cómo lo puedo dibujar. Supongamos que al principio está posicionada así, y ésta parte de aquí es como una cola que está conectada a otra estructura - y hablaremos sobre esto luego - aquí está mi cabeza de miosina, en su posición inicial, sin hacer nada. Ahora, el ATP viene y se enlaza con esta cabeza de miosina, esta enzima, esta proteína, esta enzima ATPasa. Les dibujaré unos ATP. Entonces viene el ATP y se enlaza con este de aquí. En realidad no es así de grande comparado a la proteína, pero es sólo para darles una idea. Al unirse el ATP al lugar apropriado en la enzima o proteína, la enzima se separa de la actina. Lo escribiré aquí. Uno: el ATP se une a la cabeza de miosina e inmediatamente esto causa que la miosina se separe de la actina. Ese es el primer paso. Al empezar la miosina está pegada a la actina, y luego viene el ATP, y las separa. En el próximo paso, lucirá algo así - quiero dibujarlo en el mismo lugar - en el próximo paso, lucirá algo así. Se habrá separado. Y ahora luce algo así, con el ATP todavía unido. Sé que se ve un poco complicado porque estoy dibujando una cosa arriba de la otra, pero noten que el ATP está unido ahí. Próximo paso: el ATP se hidroliza, y el fosfato se desata de él. Esto ocurre porque ésta una enzima ATPasa. Déjenme escribirlo. Esto causa que se libere energía para cargar esta proteína miosina y dejarla en una clase de estado de alta energía. Veamos el segundo paso. Esta cosa se hidroliza, libera energía. Sabemos que el ATP es la unidad biológica de energía. Así que el ATP libera energía. Lo estoy debujando como si fuera una pequeña chispa o explosión, pero imagínense que está cambiando la estructura de esta proteína, como si la estuviera cargando para que luego pueda arrastrarse a lo largo de la miosina. Así que en el segundo paso... + energía, y digamos que "carga" la proteína o enzima miosina dejándola en un estado de alta energía. Imaginen que es como si estuviera contrayendo un resorte y energizándolo. La "estructura" de la proteína se refiere a su forma. Segundo paso: lo que ocurre es que el grupo fosfato, que todavía estaba unido, ahora se separa del resto del ATP. Y entonces se convierte en ADP, y la energía que se libera cambia la estructura de la proteína, que ahora se posiciona de esta forma... déjenme dibujarlo aquí. Al final del segundo paso, las cosas están así. Quiero asegurarme de que lo estoy mostrando bien. Al final del segundo paso, la proteína luce algo así. Al final del segundo paso, la proteína luce algo así. Está en un estado "cargado". En este momento tiene mucha energía. Está enrollada en esta posición. Todavía está el ADP. Todavía está -- ahí está la adenosina, y los dos grupos fosfatos en el ADP, y ahí está el otro grupo fosfato. Ahora, cuando ese grupo fosfato se desata -- éste es el tercer paso. Acuérdense: cuando empezamos, ésto estaba aquí, y el ATP se le unió al fin del primer paso, lo cual causó que la miosina se separe. Después del primer paso, obviamente viene el segundo paso. El ATP se hidroliza, conviertiéndose en el fosfato ADP. Esto libera energía, lo cual pone a la miosina en un estado de alta energía, y se podría decir que se pega al próximo escalón del filamento de actina. Ahora estamos en un estado de alta energía. Déjenme escribirlo. En el tercer paso, el fosfato se separa de la miosina. El fosfato se separa de la miosina en el tercer paso. Ese es el tercer paso. Eso que se está separando es un grupo fosfato. Y lo que esto hace es liberar energía de esa posición de alta carga, y esto causa que la miosina empuje a la actina. Es como si fuera un pistón en un motor de auto. Esto es lo que genera el movimiento mecánico. Cuando el grupo fosfato se separa -- acuérdense que la primera liberación de energía ocurre cuando el ATP se convierte en ADP y un fosfato. Esto pone a la miosina en posición cargada. Cuando el fosfato se separa de ella, la miosina se descarga. "Se descarga como un resorte". Y esto hace que empuje el filamento de actina. Es como un pistón de motor. Se está generando movimiento mecánico. Esto se puede ver de diferentes maneras -- si imaginan que la actina esta fija, dirían que todo lo que está unido a la miosina se mueve a la izquierda. Si imaginan que la miosina es la que está fija, la actina y todo lo que está unido a ella se mueven a la derecha. Se puede ver de ambas formas. Es así que se produce la acción muscular. Y después viene el cuarto paso -- el ADP se separa. Y entonces todo vuelve a estar igual que antes del primer paso, excepto que ahora estamos un "escalón" más a la izquierda en la molécula de actina. Para mí, todo esto es bastante impresionante. Podemos ver cómo se utiliza la energía del ATP -- vemos que la energía química o la energía de enlace del ATP se transforma en energía mecánica. Para mí es impresionante porque cuando aprendí por primera vez sobre el ATP... Todos dicen que el ATP se usa para todo tipo de procesos celulares, y para contraer los músculos. Y yo pensaba, bueno, pero ¿cómo es que la energía de enlace lleva a la contracción muscular, y a su vez a toda la energía mecánica que vemos en nuestra vida cotidiana? Y es aquí que todo eso sucede. Es por eso que todo esto funciona así. Y uno piensa, ¿cómo es que estas cosas cambian de estructura?, y todo eso. Y recuerden que estas proteínas cambian de estructura cuando se unen a ciertas cosas u otras, y cuando se separan de ellas. Y algunas de estas formas requieren más energía, y al ocurrir ciertos procesos, esa energía se puede liberar para empujar otra proteína. Yo lo encuentro fascinante. Y ahora que sabemos sobre la miosina y la actina, podremos entender cómo funcionan realmente los músculos.