Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Сокращение происходит в результате взаимодействия двух видов белковых нитей (филамеитов, рис. Зб.11, ориентированных параллельно продольной оси мышцы н состшппих соответственно нз ангина и миозина. Генерации силы осуществляется за счет последовательного образования и разрыва поперечных мостиков между двумя системами нитей, что обусловливает движение тонких (актиновых) филаментов в направлении к центральной области миозиновых филамептов. Расслабление происходит в результате разрыва поперечных мостиков н возвращения филаментов в их исходкое положение Такой цикл инициируется при распространении волны деполяризации от нейромьппечного контакта в обоих направлениях вдоль длины мышечного волокна; как только волна достигает отверстия поперечной трубочки, процесс возбуждения распространяется вглубь, обусловливая каким-то образом выброс Саг+ из саркоплазматического ретикулума.
Последний связывается с белком, тролониноьч С, расположенным на актине, и вызывает изменение конформации этого белка. Это в свою очередь позволяет другому белну, гропомиозину, переместиться в сторону от положения (в покоящейся мышце), в котором он препятствует об- ав, мышил 14п! 1 Рис. 36.1.
Структура одиночного волокна попсречпополосатой мьпспы лягушки: миофибрнллы, система поперечныз трубочек и саркоплазчатичесьий ретнкулум. Две терминальные вестерны СР-системы и одна поперечнан трубочка Т-системы в области контакта образтвт триаду. 1 — миофибрнллы; 2 — ~риада ретикулума; .8 — Х-линия; 4 — диск Л: Б — диск 1; б — саркоземма; 7- -поперечная трубочка: б — саркоплазматнческнй рстннузум; У вЂ” митотондрия; 10 — поперечная трубочка; !1 — терминальные нпстерны; !2 — саркотубулы. !В!пол~ йт. О., Рошсей !9. Ю, Тех!Ьао!г о1 1!!в1о!оку. р. 305, 'тт. В Ьаппдегв Согорапу, Рй!!або!р!па, 1966.! ЗЗ. Я1си ЦЛ 1 3 $ з з з 'Ъ Ъ 'Ъ ! ! Ъ Ъ Ъ з 1 Ф 3 ! / е ° ° ° ° ° ° ° ° ч ° ° ° ° ° ° ° ° ° Рнс. 36.3.
Схематическое изображение взаиморасположения толстых и тонких филаментоа цолеречнополосатой мышцы позвоночных, Выступы на толстых фила- ментах соответствуют соловкам миознновых молекул. 13!сот 6У. В., Рашсен В. 6у., Тех1ьоок о1 Н1з1о!оиу, р. 366, тч'. В. Бацнаетз Сошрану, РЫ1аде!р61а, 1965.] ных фибрилл диаметром около ! мкм, в которых видны чередующиеся темные и светлые диски. Темные диски обладают двойным лучепреломлением н называются Л-1анизотропными) дискамн; светлые диски, ие обладающие двойным лучепреломлением, называют 1-1нзотропными) дискамз. В середине диска 1 расположена плотная линия 2 шириной около 80 нм.
Эта линия пронизывает поперек все волокно, как бы удерживая фибриллы в пучке и одновременно упорядочивая расположение А- и 1-дисков многих фнбрилл. Пучок миофнбрилл от одной до другой л-линии образует сирколзер. Каждый саркомер включает 1рис. 36.1): 1) сеть поперечных трубочек, ориентированных под прямым углом к продольной оси волокна и соеднняюшихся с наружной поверхностью клетки, 2) саркоплазматнческий ретнкулум, составляющий 8 — 10% объема клетки, н 3) несколько митохондрий. Из данных злектронной микроскопии следует, что миофибрнллярные структуры представляют собой агрегаты, которые состоят нз толстых филаментов диаметром около 14 нм, длиной около 1500 нм, находящихся на расстоянии 20 — 30 нм друг от друга, н из расположенных между ними топких филаментов диаметром около 7 — 8 нм.
На поперечных срезах диска А видно 1рнс. 36.3), что филаменты образуют двойную гексагональную решетку, т. е. каждый пз филаментов окружен шестью филамеитами другого гщ жидкая спела ОРГАнизмА 1404 36.1.1. Толстые филамеиты Общая структура сложного белка миозина показана на рис. 36.4. Палочковидная молекула мнозина (нз мышц кролика) толщиной около 2,4 нм н длиной 150 нм (М 470000) состоит из двух иден.
тпчных субъеднниц с молекулярной массой около 200000 каждая и четырех легких цепей, представленных гремя разнымн типами цепей. Каждан молекула миознна содержат две идентичные легкие цепи (М -18000), которые отшепляются при действии 5,5'- дитио-бис-2-ггггтробензойной кислоты (ДТНВ) без утраты ЛТРазной активности. При повышении рН отшепляются щелочные легкие цели 1.С, (М 25000) и 1.С5 (М 16000).
1.Сг сходна с 1 Сж но в области )5)-коггца имеет «дополнительно» 41 аминокислотный остаток; кроме того, цепи отличаются пятью аминокнслотными остатками в области 8-членного )ч-концевого фрагмента !.Сз. Каждая молекула миозина содержит либо две цепи (.С„либо две цепи ).Сз„которые важны для ЛТРазной актнвности и для связывания актпна. В изолированном виде обе цепи, 1.Сг н ).С2, могут быть ММ(55ОООО) п (ГООООчьзаООО)/ ( сым 625оос) НМЧ-5, 115 ООО й Рнс, 36.4. Схематическое изображение миозиновой молекулы. Расщепление трнпсипом приводит к образованию .тсгкаго мсромиозина (1.31)5(), на ломо которого приходится большая часть миозинового стержня, и тяжелого меромиозина (НММ), состоящего из участка миозниаваго стержня, днух головок 6~ и легких оспой. При расщеплении пвпаниом образуется почти целый мнозиновый стержень, две готовки Бь каждая из которых содержит полипептидную цепь (1), отщепляемую при действии ДТНБ, и одну ~пелочную лсгкгю цепь (11) типа.
В состоянии покоя в зоне Н отсутствуют тонкие, а в диске Т толстые филаменты. Толстые фнламенты состоят из А(поз(гни, тонкие — из акгпиа. При сокрашении саркомер может укорачиваться па 25 — 50% своей первоначальной длины. При максимальном сокрашении встречные тонкие филаменты скользят друг относительно друга и частично перекрываются, в то время как концы толстых филаментов приходят в контакт с обеими Х-лнниязги саркомера.
ж. мышцл 1405 фосфорилированы по одному сернновому остатку. Фосфорилирование катализируется, по-видимому, специфической сАМР-зависимой протеиикиназой. Однако это фосфорнлирование существенно только для функционирования миознна из гладких мышц. Мвозины из медленных и быстрых мышц содержат разные наборы легких цепей. Длинная цепь миозина из быстрых мышц содержит одни остаток )ча-метнлгнстидина, а соответствующая цепь из миознва медленных мышц его не содержит. Головки миозиновой молекулы содержат е-г1-метил- н е-Х-тримстиллизии.
Как показано на рис. 36.4, кратковременная обработка миозина протеиназами приводит к расщеплению молекулы в определенных участках и образованию двух фрагментов — легкого леромиозина () ММ) и тяжелого лерожиозина (НММ). Последний включает две ннтактные головки субфрагмента Бь Субфрагмент Бь содержащий щелочные легкие цепи, обладает АТРазной активностью. Свойства миозиновой АТРазы необычны. В различных условиях опа функционирует либо как К+-ЛТРаза, либо Мпа+-АТРаза, либо Саа+-АТРаза.
В отсутствие других белков сократительной системы она проявляет свойства К+,Мд'+-АТРазы. Кинетика гидролиза ЛТР включает по крайней мере семь различных интермедиатов и соответствукпцих активационных состояний. Рассмотрение этой кинетики, даже в упрощенном варианте, позволяет оценить роль миозина (М в приведенном ниже уравнении) в сократительном процессе: а 2 3 М+ АТР ч==-ь М.АТР ~ М А11Р Р~ ~~ М+АОР+Р; Аб (зал/моль): — 12 000 — 1500 +5000 ЛТР присоединяется к мнозпну очень быстро и почти необратимо с большим уменьшением свободной энергии. Последующий процесс гндролиза АТР протекает быстро; он легко обратим до тех пор, пока Р~ остается связанным с белком.
Легкая обратимость реакции М ЛТР М ЛРР.Р, позволяет объяснить сопровождающий эту реакцию обмен трех нз четырех атомов кислорода у-концевого фосфата АТР на кислород На'аО среды. Почему не обменивается четвертый атом, остается пока не ясным. Двссоциация продуктов гидролиза (Аь)Р и Р~) из комплекса с ферментом является эндергоническим процессол1. Эта стадия очень медленная.
ее равновесие сдвинуто в сторону связывания продуктов реакции с ферментом. Таким образом, в стационарном состоянии главными интермедиатами являются комплексы М АВР.Р1 и М АРР. Как мы увидим ниже, это обстоятельство является решающим в сокр атительном процессе. Молекулы мпознна конденсируются, образуя филаменты, состоящие примерно из 400 палочковидных молекул, связанных друг с другом таким образом, что пары головок миозиновых молекул !Ъ'. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА 1466 Рис. 36.6. Упаковка миазиновых молекул при образовании толстого филамента. проецируются на ось волокна на расстоянии 14,3 нм; они располагаются но спирали (образуя угол 120'), в результате каждая головка четвертой пары находится на одной линии с одной из головок первой пары на расстоянии 43 им (рис.
36.5). В центре зоны Н находится М-линия, от которой мнозиновые филаменты ориентируются в обоих направлениях. Полагают, что в зоне М-линни локализован особый белок (М-белок); миозиновые нити стыкуются «хвост к хвосту». 36.!.2. Тонкие филаменты Лктнн является водорастворимым глобулярным белком (М 42000), состояшнм нз 376 амннокнслотных остатков; он содержит один остаток М-метилгистндина. В препарате актина, получаемого обычным методом, с каждой молекулой белка связана одна молекула ЛТР.
Зта глобулярная форма получила название О-актнна. Прн добавлении Мпз+ актнн быстро полнмернзуется, образуя двунитчатую спиральную структуру — Г-актнн, как показана на рнс. 36.6. Зта спиральная структура не включает регулярно повторяюшнхся единиц. Один полный виток спирали содержит от 13 до 14 молекул О-актнна. Тонкие фнламенты мышцы образованы такнмн двунитчатыми структурами, связанными между собой нековалентнымв связями; взанмоорнентация происходит, по-видимому, в процессе реакции полнмеризацни: лб-актив АТР— ь Р-актин АТзр+ иР; п|ропаппп Ф впгпип / ! мропомиозин Рис. 36.6. Н тина в тонком фила. редполагаемое взаиморасположение тропомиоз ина, тропонина и акспи али. На ка ые ф менте мыгипы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
