Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 124
Текст из файла (страница 124)
Сужение толстых филаментов миозина на концах — очевидное следствие их спиральной структуры. Последовательные поперечные срезы на концах филамента должны выявлять сначала 6 молекул миозина, затем 5, затем 4 и т.д. до одной — естественное утоньшение филамента к концу (рис. 11-26). Действительно, на электронных фотомикрографиях сужение наблюдается на последнем отрезке филамента (длиной 100 — 150 им), что согласуется с данным объяснением. Г.
Спираль, построенная из субъединиц (например, молекул миози на), не имеет в своей структуре каких-то внутренних свойств, которые определяли бы ее длину. Средняя длина спирали зависит от общей концентрации субъединиц и относительных скоростей сборки и разборки на концах, однако даже в постоянных условиях будет наблюдаться заметная вариабельность длины.
Замечательное однообразие толстых филаментов по длине в поперечнополосатых мышцах обусловлено, по-видимому, еще чем-то, кроме самих молекул миозина: например, некой связанной с миозиновым филаментом молекулой, которая и определяет его длину. Действительно, подобные молекулы известны для некоторых других спиральных биологических структур с фиксированной длиной. В частности, длина капсида вируса табачной мозаики и хвоста бактериофага лямбда (оба они имеют спиральную структуру) определяется как раз такими молекулами, идущими от одного конца спирали до другого. В этой задаче мы попытались показать, что понимание принципов организации белковых ансамблей позволяет лучше разобраться в биологической структуре, Зная эти принципы, мы можем определить, где структурное свойство прямо связано с характером сборки белковых ансамблей (как в случае гладкой зоны и сужения конца толстого филамента), а где оно требует наличия какого-то дополнительного компонента (на что указывает одинаковая двина толстых филаментов в поперечнополосатых мышцах).
Соединение 1 з Соединение 2' 4 1' в в Гладкая зона 11-5 Суязаюцзийся конец Рве. 11-26. Толстый филвмсвт мяозвви (ответ 11-4). А. Наличие АТР в омывающем буфере не приводило к сокращению, так как в среде отсутствовали ионы Сазе. В отсутствие Саз' связывающие миозин участки на актине закрыты тропонинтропомиозиновым комплексом, поэтому сокращение невозможно. Б. Самый трудный для понимания факт -это сокращение, которое наблюдается при удалении АТР. Действительно, если в среде нет Сазе, то как миозин может связаться с актином? Ключом к объяснению является низкая скорость сокращения. «Открытые» и «закрытые» конфигурации миозин-связывающих участков актина присутствуют в равновесных количествах; в отсутствие Саз' равновесие сильно сдвинуто в сторону «закрытого» состояния.
Тем не менее новые «открытые» участки будут постоянно возникать именно благодаря равновесной природе перехода, а коль скоро они появляются, с ними свяжется комплекс миозин-АРР. После этого миозиновые головки претерпевают конформационное изменение, 14«тоскепет 437 за счет которого и создается напряжение. Если в среде нет АТР, способного вызвать диссоциацию н расслабление, то образованный актомиозиновый комплекс будет «заморожен» в таком состоянии. (Этот комплекс известен как «окоченевший», ибо он является основной причиной трупного окоченения.) По мере того как все новые головки миозина вовлекаются в процесс, напрюкение усиливается.
По-видимому, некий фоновый уровень связывания миозина существует и в обычной расслабленной мышце (т.е. в отсутствие Са'+), но АТР постоянно вызывает диссоциацию миозиновых головок, и мьшща остается расслабленной. ФФФФФ Г,о — ьо — — ьо2.аиек ~че — — — — 22 нии его лазерной вспышкой происходит потому, что освобожденный АТР связывается с миозиновыми головками и приводит к диссоциации их комплекса с актином.
Разрыв всех поперечных миозиновых мостиков позволяет актиновым филаментам вернуться в исходное, покоящееся состояние. Литература: 6»!Атал, У. Ес Н!66«гц М. 04 Мгбгау, «.А.; Тге»йат, 12, Я. Ке!ахабоп оГ пгпес!е ЙЪеге Ъу РЬо!о!уей оГ сакег( АТР. ЪГа!пге 300: 701-705, 1980. г.о Схематичное изображение саркомеров в каждой из «стрел» (см 11-6 рис.
!1-5), дано на рис. 11-27. Как показано на этих рисунках, увеличение напряжения и уменьшение длины саркомера в сегменте 1 происходит из-за увеличения числа взаимодействий между актином и миозиновыми головками. В сегменте П актиновые волокна начинают проникать в гладкую зону миозинового филамента, и тут развиваемое напряжение выходит на плато, ибо число головок миозина, взаимодействующих с актином, сохраняется постоянным. В сегменте П1 актиновые филаменты начинают перекрываться друг с другом, в результате оптимальное взаимодействие миозина и актнна нарушается и напряжение в саркомере уменьшается.
Наконец, в сегменте 1У промежуток между Х-дисками становится меньше длины миозиновых (толстых) филаментов, те деформируются и напряжение в мышце резко падает. Литература: богАоп, А. Мо Них!еу. А. Ес 3«ГГ«и, Е../. ТЬе «апабоп !и !еопге!г!и !епе(оп «4!Ь иагсопгеге 1епяГЬ !и тенебга1е агнес!е КЪеге, 1. РЬуяо1, 184:170-192, !966.
~ — ЬЗ вЂ” ~ Рае. 11-27. Схематическое нзобра- кение саркомеров для точек, !тазапнмх стрелками на рнс. 11-5 («гнет 11-6). 11-7 А. Свободная химическая энергия, необходимая для совершения каж дого цикла, освобождается при гидролизе АТР. Гцпролиз АТР— это самый распространенный, но не единственный источник свободной химической энергии. Так, при транспорте сахаров в животных клетках обычно используется свободная энергия градиента ионов Ь(а'„а перемещение цепей мРНК и строящегося полипептида на рибосоме в процессе белкового синтеза происходит за счет энергии гидролиза ОТР. Механическая работа, совершаемая при сокращении мышпы,— это движение актиновых тонких филаментов относительно миозиновых толстых филаментов. Механическая работа, производимая при активном транспорте Саз",— это выкачивание ионов против градиента их концентрации (из клетки наружу).
Б. При мышечном сокращении в каждом цикле возникновения и раз- рыва поперечных мостиков актин вначале прочно связывается, а затем освобождается; точно так же Са'+ вначале прочно свя- зывается, а потом освобождается в процессе активного транс- порта. В. Внезапное и резкое расслабление мышечного волокна при освеще- 438 Глава 11 На рис. 11-6, А везде, где актнн и миозин изображены в контакте друг с другом, актии прочно связан с миозином.
Связывая АТР, головка миозина переходит в состояние низкого сродства к актину, что позволяет ей отделиться от активного филамента и принять «вертикальную» конформацию. (Хотя кажцая из этих стадий показана на схеме раздельно, процесс выглядит, по-видимому, так: связывание АТР вызывает конформационное изменение, в результате которого уменьшается сродство миознна к активу; происходит отделение актива, и конформационное изменение завершается). На рис.
11-6,Б ионы Саз" прочно связаны с транспортным белком, когда они находятся внутри клетки !верхний рисунок), и связаны слабо, когда они находятся снаружи !нижний рисунок). Различие в прочности связывания на схеме не отражено, оно следует из концепции активного транспорта. Действительно, поскольку насос переносит ионы Са'" против градиента нх концентрации, он должен иметь высокое сродство к ним иа внутренней стороне клетки 1чтобы эффективно связывать Са'+ при его низкой внутриклеточной концентрации) и низкое сродство на внешней стороне клетки (чтобы связанный Са'+ мог быть «выброшен», несмотря на высокую концентрацию его снаружи). В. В обоих циклах «рабочий ход» вЂ” это конформационное изменение, которое на рисунках (см. рис.
11-6, А и Б) изображено справа; «возвратный ход» в каждом случае †э также конформационное изменение, изображенное на левой стороне рисунков. Литература: Биелвегд, Е:, Н!!1, Т.!.. Мпзс1е соп1гасйоп апл 1гее епегяу 1гапзппс11оп 1п Ыо1пя1са! зуз1епь. 8аепсе 227:999 — 1006, 1985. Актнновые фнламенты н клеточный кортеке 11-8 А, клеточный кортекс Б. филамин В. гельзолин Г, ток цитоплазмы Д. микроворсинки Е. терминальная сеть Ж.
фокальные контакты !пластинки прикрепления) 3. «тредмиллинг» И. микрошипы К, ламеллоподии 11-9 А. Правильно. Б. Правильно. В. Неправильно. Ток цитоплазмы у №ге!!а происходит, по-видимому, с участием поляризованного слоя актиновых филаментов. Г. Неправильно. Актин в форме очень коротких филаментов присоединен к спектрину, связанному с анкирином, который в свою очередь соединен с белком полосы 3 — трансмембранвым белком, непосредственно осуществляющим контакт всех упомянутых белков с плазматической мембраной. Д.
Правильно. Е. Неправильно. Критической называется такая концентрация актина, при которой актиновые филаменты в среднем не растут и не укорачиваются. Ж. Правильно. Цитоскепег 439 Правильно. Правильно. Неправильно. Питохалазин ингибирует цитокинез !разъединение дочерних клеток при митозе), но совершенно не влияет ни на расхождение хромосом, ни на деление ядра. 3, И. К. 11-10 А. Роль гидролиза АТР в сокращении терминальной сети двоякая 1) фосфорилирование одной из легких цепей миозина„которое позволяет миозиновым головкам вступить во взаимодействие с актиновыми филаментами и произвести сокращение, и 2) обеспечение свободной энергией процесса перемещения миозиновых филаментов относительно актиновых.
АТР-у-В способен заменить АТР в активировании миозина, так как терминальный !тио)фосфат из АТР-у-" Я (но не 1ТР-уз'-Р!) может быть перенесен на легкие цепи миозина. 1ТР же способен заменить АТР в обеспечении энергией относительного перемещения филаментов актина и миозина: 1ТР (но не АТР-у-Б) вызывает сокращение терминальной сети в присутствии активированного миозина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
