Bioenergetika pohybu

1. Bioenergetika pohybu 4.ročník biochemie

2. - jedny ze základních vlastností organismů Biologická pohyblivost= interakce 2 složek „cyklický chemi-mechanický mechanismus“ 1) motorové proteiny – tvorba síly v molekulárních krocích poháněná hydrolýzou ATP 2 ) vláknité cytoskeletárními substráty Příklad: myosin – aktinová vlákna kinesin – mikrotubuly Pohyb a tvar

3. Buněčný pohyb * vnitřní * vnější

4. Mikrofilamenta • 2 spletená aktinová vlákna - průměr 7nm • až 7 cm dlouhé • pohyb pseupodií (Amoebae) • Střední filamenta • 8 spletených mikrofilament • odolnost vůči mechanickému namáhání • Mikrotubuly • - pohyb organel, cilií a bičíků • pohyb chromozómů při buněčném dělení Udržování tvaru - cytoskeleton

5. Cytoskeleton

6. Funkce: a) tvorba síly b) tvorba točivého momentu c) kontrolovaný pohyb Typy proteinů myosiny kinesiny dyneiny (DNA-polymerasa) Molekulární motory

7. Dvoudoménová organizace = společná vlastnost všech molekulárních motorů • globulární hlava – pohybová a ATPasová aktivita • protáhlá část – interakce se „zátěží“ motoru (organely, ..) nebo sama se sebou = supramolekulární struktury Molekulární motory - struktura

8. Myosin II- síla pro svalové stahy

9. Myosin II– vazba na aktinová vlákna

10. Konformační změna myosinu II Hydrolýza ATP

11. Myosin V • nesvalový myosin • přenos vesiklů po aktinových „kabelech“ Katalytická doména 6 lehkých řetězců Doména pro vazbu nákladu

12. Cyklus myosinu V Pi Pi ADP ADP+ Pi ADP ADP+ Pi ADP ADP ADP ADP ATP ADP ATP ATP ADP ADP ATP ATP ADP ATP krok 36nm

13. Kinesin • pohyb podél mikrotubul • nízká sekvenční homologie s myosinem • vysoká strukturní homologie s motorovou doménou

14. Kinesin – transport buněčných vesiklů

15. Model pohybu po vazbě ATP na dimer kinesinu

16. Flagella a cilia aneb „bičíky a brvy“

17. Pohyby brvy a bičíku

18. bakteriální • - helikální filamenta flagelinu • b) archebakteriální • - modifikované flageliny • c) eukaryontní • - axonema = struktura „9+2“ z mikrotubulů Typy bičíků

19. Struktura motoru bakteriálního bičíkuE.coli

20. Pohon motoru bičíku H+-gradientem

21. Hnací síla motoru bičíku

22. „plavání“ • = pohyb bičíku proti směru hodinových ručiček • b) „převalování“ • - při změně orientace pohybu bičíku • poté nový náhodný směr pohybu baktérie Bičík E.coli a chemotaxe Virtuální chemotaxe

23. MCP = „methyl accepting chemotactic protein“ (1) váží se na něj proteiny CheA a CheW (2) CheA = autofosforylující membránová kinasa ( CheA-P) CheA-P přenáší fosfát na CheY (3) CheY-P spouší motor bičíku a pohyb (4) CheZ – fosfatása, desfosforyluje CheY-P(5) Mechanismus chemotaxe

24. strukturní a funkční podobnost bakteriálním bičíkům • Rozdíly • pohon ATP (mechanismus neznámý) • bičík nemá centrální dutiny – nemožnost dorůstání od konce • koordinovaný pohyb více filament Bičíky archebaktérií

25. podobná struktura x brvy kratší • charakteristické uspořádání mikrotubul 9 + 2 Bičíky eukaryontů

26. pohyb bičíku je umožněn klouzání párů mikrotubulů spojených raménky dyneinů navzájem po sobě Bičíky eukaryontů

27. Dynein – posun subcelulárního materiálu podél mikrotubul - pohyb od (+) směrem k (-) konci mikrotubulu - jeden krok = hydrolýza 1 molekuly ATP - pohyb do středu buňky x při mitóze do středu dceřinných buněk kinesin opačným směrem !! Dynein

28. Kinesin • - pohyb od (-) směrem k (+) konci mikrotubulu • směrem k vnějším částem buňky • specifická funkce v nervech: • = přesun materiálu z těla neuronu do zakončení Kinesin

29. Amoéba - pohyb pseudopodií „pseudopodia“ = falešné nožky výběžky cytoplazmy (nejsou organely) pohyb umožněn cytoskeletem

30. Amoéba - pohyb pseudodopodií taktika pohlcení potravy („engulfing“) voduvypuzující vesikuly

31. Svalový stah „Getting the Muscle cell to contract“

32. Kosterní sval - pruhovaná vlákna - multijaderné buňky - ovládání vůlí

33. Kosterní svalstvo

34. Hladký sval • bez pruhování • jedno jádro • autonomní nervstvo

35. Srdeční sval • pruhování • gap junctions • autonomní kontrola

36. Kontraktilní proteiny • Aktin– tenká vlákna • Myosin– tlustá vlákna • Tropomyosin- tenký • Troponin- tenký Aktin amyosin ~55% celkového proteinu kosterního svalu

37. Kosterní svalstvo – typy vláken • typ I – pomalé stahy („aerobní – vytrvalecké“) • červená vlákna • oxidativní metabolismus • více kapilár, myoglobinu a mitochondrií • odolnost na únavu • citlivost na hypoxii • funkce – polohové svaly, pomalé pohyby

38. Kosterní svalstvo – typy vláken • typ II – rychlé stahy • Typ IIa – rychlé oxidativní („aerobní“) • více myoglobinu než typ I • více myosin ATPasy • Typ IIb – rychlé glykolytické („anaerobní“) • nízka odolnost vůči únavě • genetická předurčenost

40. Akční potenciál - opakování

41. Akční potenciál - mechanismus

42. Akční potenciál a svalová činnost • množství iontů Na+ and K+přecházející membránu • = malé ve srovnání s celkovým množstvím iontů • rychlá obnova klidového potenciálu i při vysoké a dlouhotrvající intenzitě pohybu • - „únava neuronů“

43. Motoneuron Napojení -motoneuronu na svalovou buňku -motoneuron používáacetylcholin (ACh) jako neurotransmitter

44. Motoneuron - anatomie

45. Nervosvalová ploténka * axon motoneuroun se rozpojuje na výbežky přenášející vzruch na vlákna svalové buňky

46. Nervosvalová ploténka - funkce • Depolarizace terminálního axonu = zvýšení hladiny Ca2+ a fúze synaptických váčků z presynaptickou membránou

47. Svalové membrány v přenosu vzruchu Transversální tubuly (T-tubuly) Sarcoplasmatické retikulum= přenos vzruchu z povrchu dovnitř buňky

48. Sarkoplasmatické retikulum • SR= složitý membránový váček obklopující každé svalové vlákénko • funkce = uložení, uvolnění a odčerpání Ca2+ • koncové cisterny– v kontaktu s T-tubuly • propojení akčního potenciálu a kontrakce

50. Propojení vzruch - stah • zahrnuje: • Sarcolemma • T- tubuly • Terminalní cisterny • SR • Ca2+ • Troponin