Le proteine sono gli elementi costitutivi dei muscoli. Le molecole proteiche sono l'actina e la miosina presenti nei muscoli, principalmente responsabili della contrazione muscolare negli esseri umani e in altre specie. Actina e miosina sono filamenti polipeptidici che funzionano quando sono presenti ioni calcio. La teoria dei filamenti scorrevoli spiega meglio le attività di actina e miosina nella contrazione muscolare. Ralph Niedergerke, Jean Hanson e Andrew Huxley introdussero questa ipotesi nel 1954.
Insieme alle proteine governanti troponina, tropomiosina e meromiosina, actina e miosina governano i movimenti muscolari volontari all'interno del corpo. Allo stesso tempo, i filamenti delle miofibrille sono formati da proteine di actina e miosina, che sono organizzate longitudinalmente nelle miofibrille.
Actina vs Miosina
La principale differenza tra actina e miosina è che l'actina forma sottili filamenti contrattuali all'interno delle cellule muscolari, mentre la miosina produce fibre contrattili spesse. I filamenti di actina sono un tipo di muscolo striato chiaro. I miofilamenti di actina sono più sottili dei filamenti di miosina. L'actina e la miosina sono coinvolte nei movimenti sia intracellulari che non cellulari.
L'actina è una famiglia di proteine globulari presenti nella maggior parte delle cellule eucariotiche che aiutano il corpo a mantenere la sua forma, struttura e movimento. L'actina è una proteina che ha molte somiglianze con altre proteine. L'actina monomerica (G-actina) e l'actina filamentosa (F-actina) sono i due tipi di actina. In circostanze fisiologiche, la G-actina polimerizza rapidamente per creare F-actina con l'aiuto dell'energia ATP. I filamenti di actina determinano la struttura e la mobilità della cellula. I filamenti di actina sono responsabili della formazione del citoscheletro dinamico di una cellula. Il citoscheletro fornisce supporto strutturale e collega l'interno della cellula al suo ambiente.
La miosina appartiene al gruppo delle proteine motrici essenziali per la contrazione delle fibre muscolari, insieme alle proteine actina. Una o due catene pesanti e più catene leggere compongono ciascuna molecola di miosina. I tre domini presenti in questa proteina sono la testa, il collo e la coda. I siti di legame di actina e ATP si trovano nel dominio della testa globulare. Una -elicoidale si trova nella zona del collo. I siti di legame per vari composti si trovano nel sito della coda.
Tabella di confronto tra Actina e miosina
| Parametri di confronto | actina | miosina |
|---|---|---|
| Natura molecolare | Proteina globulare | Proteine motorie |
| Structure | Forma microfilamenti sottili e filamentosi | Interagisce con i filamenti di actina |
| Componente citoscheletrica | Componente principale del citoscheletro | Proteina motrice coinvolta nel movimento |
| Ruolo nella forma della cellula | Contribuisce al mantenimento della forma cellulare | Coinvolto nella generazione della forza meccanica |
| Motilità cellulare | Coinvolto nella motilità cellulare, compreso il movimento ameboide | Facilita il movimento cellulare e muscolare |
| Trasporto intracellulare | Serve come traccia per i motori della miosina nel trasporto intracellulare | Funziona come un motore molecolare per il trasporto di carichi lungo i filamenti di actina |
| Funzioni cellulari | Partecipa alla segnalazione cellulare e all'adesione | Principalmente responsabile della contrazione muscolare, ma coinvolto anche in altri movimenti cellulari |
| Locale | Trovato sia nelle cellule muscolari che non muscolari | Si trova prevalentemente nelle cellule muscolari |
| Fonte di energia per la funzione | Non richiede ATP per la sua funzione | Alimentato dall'ATP per il movimento |
Che cosa è l' Actina?
L'actina è una proteina altamente significativa, fondamentale in vari processi cellulari, in particolare nella biologia e fisiologia cellulare. È una proteina globulare che forma lunghe strutture fibrose note come microfilamenti, un componente del citoscheletro all'interno delle cellule eucariotiche.
Le funzioni primarie dell’actina possono essere riassunte come segue:
- Supporto strutturale: I filamenti di actina supportano le cellule, aiutandole a mantenere la loro forma e integrità. Sono particolarmente cruciali nel mantenere la forma delle cellule animali.
- Motilità cellulare: L'actina è un attore chiave nella motilità cellulare, consentendo processi come la contrazione muscolare, il movimento cellulare (movimento ameboide) e la divisione delle cellule animali durante la citocinesi.
- Trasporto intracellulare: L'actina partecipa al movimento di vari componenti cellulari, inclusi organelli, vescicole e componenti della membrana cellulare, interagendo con motori molecolari come la miosina.
- Segnalazione cellulare: I filamenti di actina sono coinvolti nelle vie di segnalazione cellulare, dove fungono da impalcatura per varie molecole di segnalazione e contribuiscono a processi come l’adesione e la migrazione cellulare.
- Endocitosi ed esocitosi: L'actina è essenziale per formare vescicole di membrana durante l'endocitosi (assorbimento di sostanze nella cellula) e per trasportare vescicole alla membrana cellulare durante l'esocitosi (rilascio di sostanze dalla cellula).
Che cosa è l' miosina?
La miosina è una famiglia di proteine motrici nelle cellule eucariotiche che svolgono un ruolo centrale nella contrazione muscolare, nella motilità cellulare e in vari processi di trasporto intracellulare. Queste proteine sono vitali per il movimento e il funzionamento di cellule e tessuti in vari organismi, dagli esseri umani agli organismi unicellulari come le amebe.
Le caratteristiche principali della miosina includono:
- Contrazione muscolare: La miosina è un componente importante del sarcomero, l'unità contrattile di base nelle cellule muscolari. Interagisce con i filamenti di actina per generare la forza e il movimento responsabili della contrazione muscolare.
- Motilità cellulare: La miosina è coinvolta nella motilità cellulare, facilitando processi come il movimento cellulare, la divisione cellulare (citocinesi) e il movimento delle ciglia e dei flagelli. I motori della miosina si muovono lungo i filamenti di actina in questi contesti, facendo cambiare posizione ai componenti cellulari.
- Trasporto intracellulare: La miosina è fondamentale per il trasporto intracellulare poiché funziona come una proteina motrice che sposta organelli, vescicole e altri carichi lungo gli elementi citoscheletrici, principalmente microfilamenti costituiti da actina.
- Diverse isoforme: Esistono vari tipi di proteine della miosina, ciascuna con funzioni e distribuzioni specifiche in diversi tipi di cellule. Ad esempio, la miosina II è prevalente nelle cellule muscolari, mentre la miosina V e VI sono coinvolte nel trasporto intracellulare.
- Movimento guidato dall’ATP: Le molecole di miosina utilizzano l'energia dell'adenosina trifosfato (ATP) per muoversi lungo i filamenti di actina. Questo movimento di “camminata” o “strisciamento” guidato dall’ATP è essenziale per la loro funzione di motori molecolari.
Principali differenze tra Actina e miosina
Ecco le principali differenze tra actina e miosina in un elenco puntato:
actina:
- Una proteina globulare.
- Forma strutture sottili e filamentose chiamate microfilamenti.
- Costituisce una parte significativa del citoscheletro.
- Essenziale per mantenere la forma cellulare.
- Coinvolto nella motilità cellulare, in particolare nel movimento ameboide.
- Partecipa al trasporto intracellulare come traccia della miosina.
- Funzioni nella segnalazione cellulare e nell'adesione.
- Trovato sia nelle cellule muscolari che non muscolari.
Miosina:
- Una proteina motrice.
- Funziona interagendo con i filamenti di actina.
- Un componente chiave delle cellule muscolari per la contrazione muscolare.
- Responsabile della generazione di forza e movimento durante la contrazione muscolare.
- Coinvolto nella motilità cellulare, compreso il movimento delle cellule muscolari.
- Facilita il trasporto intracellulare “camminando” lungo i filamenti di actina.
- Vari tipi (ad esempio, miosina II, miosina V) hanno funzioni distinte.
- Alimentato dall'adenosina trifosfato (ATP) per il movimento.
Conclusione
In conclusione, actina e miosina sono proteine distinte ma strettamente correlate che svolgono ruoli cruciali in vari processi cellulari. L'actina, una proteina globulare, forma microfilamenti ed è un componente strutturale del citoscheletro. Supporta la forma cellulare, è coinvolto nella motilità cellulare e partecipa al trasporto e alla segnalazione intracellulare. La miosina, d'altra parte, è una proteina motrice che interagisce con i filamenti di actina per generare forza meccanica e movimento. È particolarmente vitale per la contrazione muscolare, la motilità cellulare e il trasporto intracellulare, funzionando come un motore molecolare alimentato dall'ATP.
Mentre l’actina fornisce la struttura strutturale ed è versatile nelle funzioni cellulari, la miosina è il motore dinamico responsabile della generazione di movimento e forza all’interno delle cellule. Insieme, esemplificano la notevole complessità e precisione del macchinario molecolare che è alla base dei processi cellulari essenziali, dalla contrazione muscolare al trasporto intracellulare. La loro interazione sinergica è fondamentale per il corretto funzionamento delle cellule e degli organismi eucariotici.
Riferimenti
- https://www.nature.com/articles/352352a0
- https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.bi.46.070177.004053
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