Molekulaarmootorid (1)

MOLEKULAARMOOTORID

1) Motoorsete valkude (=molekulaarmootorite) mõiste, funktsioneerimise põhimõte,
esindajad ja molekuli ehitus.
Motoorsed valgud e. mootorvalgud - valgud , mis transformeerivad ATP-energia liikumisenergiaks.
ATP hüdrolüüs kutsub esile ja kontrollib mootorvalgu konformatsiooni muutusi, mille tulemusena toimub ühe molekuli libisemine või sammumine teise suhtes.
Suunatud liikumise tekkeks peavad mootorvalgud pöörduvalt assotiseeruma/dissotsieeruma valgu (polümeeri), pinna või rakuorganelliga.
Molekulaarmootorid on lineaarsed või roteeruvad. Lineaarsed - libisevad/roomavad mööda polümeeri; roteeruvad - töötavad rootor- staator põhimõttel.
Mootorvalgud on nt. müosiin, düneiin, kinesiin .
Müosiin koosneb 2 raskest ja 4 kergest ahelast (vt. pilt slaidilt 24)
2.) Mikrotuubulite koostis (NB! tubuliin), ehitus, geomeetria , polaarsus . Millised
rakustruktuurid on neist ehitatud ja kuidas töötavad. Düneiini ja kinesiini koostöö tubuliiniga, ATP roll selles protsessis.
Mikrotuublid on õõnsad silindrilised polümeerid, mis on moodustunud tubuliini dimeeridest (13 tubuliini monomeeri pöörde kohta). Dimeerid lisanduvad "pluss" otsa ja dissotsieeruvad " miinus " otsast.
Mikrotuublid on peamiseks struktuuriühikuks ripsmetes ja viburites. Düneiin-valgud liiguvad või libisevad piki mikrotuublit, põhjustades ühe mikrotuubli paindumist teise suhtes (Düneiini liikumine on ATP-käivitatud).
Isoleeritud düneiinid (omavad ATPaas aktiivsust) koosnevad 2-3 raskest ahelast (400-500 kDa) ning mitmetest keskmistest (40-120 kDa) ja madalamolekulaarsetest (15-25 kDa) ahelatest.
Kiire aksonaalne transport piki mikrotuubleid võimaldab materjalivahetust sünapsi ja närviraku keha vahel. Mikrotuublid vahendavad organellide ja vesiikulite liikumist rakus. Aksonites liigutavad düneiinid organelle pluss-miinus suunas, see on tuuma poole. Kinesiinid liigutavad organelle miinus-pluss suunas, see on eemale rakutuumast (on erandeid ).
3.) Skeletilihaste rakkude ehituse iseloomustus. Sarkomeeri mõiste. Sarkomeeri
valgud, nende struktuurid , peente ja paksude filamentide koostis. Milline valk
omab ATPaasset aktiivsust?
Kõrgemate loomade skeletilihas koosneb: lihaskiududest (diameeter 100 mikromeetrit), mida katab sarkolemm (= plasma membraan). Iga kiud sisaldab sadu müofibrille (d = 1-2 mikrom), iga müofibrill koosneb järjestikku asetsevatest sarkomeeridest. Iga sarkomeer on otstest varustatud ristiasetseva tuubuliga (t-tuubuliga), mis on sarkolemmi (=plasmamembraani) pikendus . Sarkomeeride pind on kaetud sarkoplasmaatilise retiikulumiga.
Sarkomeer on vöötlihase elementaarne kontraktsiooniühik, kus toimub peale närviimpulsi saabumist lihaskiudu aktiini- ja müosiinifilamentide libisemine ristsillakeste radikaalse liikumise tõttu.
Paksud filamendid sarkomeeris koosnevad müosiinist, peened filamendid aktiini polümeeridest. F-aktiini heeliks koosneb G-aktiini monomeeridest. Aktiini filamendid on "dekodeeritud" tropomüosiini heterodimeeridega ja troponiini kompleksidega. Troponiini kopleksid koosnevad troponiin T (TnT), troponii I (TnI) ja troponiin C (TnC) vormidest .
Peene filamendi struktuur: tropomüosiin on superkeerdunud ümber F-aktiini heeliksi , kusjuures iga tropomüosiini dimeer interakteerub aktiini kuue järjestikuse monomeeriga. Troponiin T seostub tropomüosiinile "pea-saba" põhimõttel.
Paksude filamentide struktuur: Müosiin - 2 rasket (230 kD), 4 kerget (2 paari erinevaid 20 kD ahelaid) ahelat . Raskete ahelate "peadel" on ATPaasi aktiivsus ning lihaskontraktsioonid toimuvad hüdrolüüsi arvel.
4.) Sarkomeeri funktsioneerimise alused. Aktomüosiini kompleks . Libisevate
filamentide mudel ja ATP roll aktomüosiini kompleksi töös.
Närviimpulsid, jõudes lihasesse, kutsuvad esile aktsioonipotentsiaali, mis levib t-tuubulite võrgustiku kaudu üle kogu sarkolemmi membraani ja lihaskiu. Signaal läbib triaadi hargmikku ja indutseerib Ca2+ ioonide vabanemise sarkomeerist. Ca2+ ioonid seonduvad kiudude sidumissaitidega ja indutseerivad kontraktsiooni. Lõdvestumise korral pumbatakse Ca2+ tagasi sarkomeeri.
Aktomüosiini kompleks: vt. slaid 27
Libisevate filamentide mudel: vt. slaid 28
Skeletilihase kontraktsioonitsüklis põhjustab ATP sidumine müosiini dissotsiatsiooni aktiinilt ja müosiini peade reorientatsiooni (vt. lisaks slaid 29)
5.) Ca2+-ioonide roll skeletilihaste töös: Ca2+- reservuaar , -kanalid ja - pumbad SR
membraanis; närviimpulsi roll protsessis.
Ca2+ kontrollib kontraktsioone. Ca2+ vabanemine sarkomeerilt käivitab kontraktsiooni, taasliitumine lõdvestab lihase. Kanali avamine võib olla kas pinge- või Ca2+ tundlik (vt. pilt slaidilt 30).
Ca2+ kanalid on ebahariliku kujuga jalgstruktuurid (vt. pilt slaidilt 32), läbi nende liigub Ca2+ lihaskiududesse.
Uuringutest antagonistidega (mis blokeerivad Ca2+ kanali aktiivsuse) selgus, kuidas vabaneb Ca2+ vastuseks närviimpulsile:
Nifedipiini molekulid seostuvad DHP-retseptorite (Ca2+ vabanemise kanal) t-tuublis.
Rüanodiin seostub kõrge afiinsusega Ca2+ vabanemise kanaliga sarkomeeri terminaalsetes tsisternides.
4