0:00:00.110,0:00:03.370
V tomto videu se pokusím vysvětlit,

0:00:03.370,0:00:07.960
jak dvě bílkoviny spolu s ATP mohou vzájemně reagovat,

0:00:07.960,0:00:12.210
aby vyprodukovaly mechanický pohyb.

0:00:12.210,0:00:14.700
A důvod, proč se o to budu snažit, je i to,

0:00:14.700,0:00:16.940
že se vyskytuje i mimo svalové buňky.

0:00:16.940,0:00:20.025
Ale tohle bude první video[br]o podstatě fungování svalové buňky

0:00:20.025,0:00:24.090
a pak budeme mluvit o tom,[br]jak nervy stimulují svaly k práci.

0:00:24.090,0:00:26.690
Ale to všechno bude navazovat na toto video.

0:00:26.690,0:00:31.470
Takže, zkopíroval a vložil jsem sem[br]dva obrázky proteinů z Wikipedie.

0:00:31.480,0:00:33.580
Tohle je myosin.

0:00:34.470,0:00:39.110
Vlastně je to myosin II, protože se skládá [br]ze dvou vláken myosinového proteinu.

0:00:39.320,0:00:44.320
Jsou vzájemně propleteny, takže vytváří[br]velmi komplexně vyhlížející bílkovinu

0:00:44.320,0:00:46.660
nebo enzym – říkejte tomu jak chcete.

0:00:46.696,0:00:48.750
Řeknu vám, proč se nazývá enzym.

0:00:48.750,0:00:53.030
Protože pomáhá přeměně [br]ATP na ADP a fosfátovou skupinu,

0:00:53.030,0:00:55.220
a proto se nazývá ATPáza.

0:00:55.460,0:00:59.150
Je to podtřída ATPázových enzymů.

0:00:59.150,0:01:02.270
Toto zde napravo je aktin.

0:01:03.140,0:01:08.120
V tomto videu uvidíme,[br]jak myosin používá ATP k tomu,

0:01:08.120,0:01:13.200
aby se posunul po aktinu, [br]téměř jakoby šplhal po provaze

0:01:13.830,0:01:15.790
A to vytváří mechanickou energii.

0:01:15.790,0:01:16.710
Nakreslím to.

0:01:16.710,0:01:19.240
Nakreslím to na tento aktin, tady.

0:01:19.240,0:01:23.280
Řekněme, že máme jednu [br]z těchto myosinových hlavic.

0:01:23.280,0:01:26.140
Takže když řeknu "myosinová hlavice", [br]mám na mysli toto přesně tady.

0:01:26.140,0:01:30.210
Tyto dvě hlavice zakončují řetězce,[br]které se proplétají kolem dokola.

0:01:30.210,0:01:32.900
Tady je ten druhý řetězec [br]obtáčející se tímto způsobem.

0:01:32.900,0:01:35.640
Budeme se zaobírat pouze [br]jednou myosinovou hlavicí.

0:01:35.640,0:01:37.720
Řekněme, že je v téhle pozici.

0:01:37.720,0:01:39.450
Jakpak to nakreslím...

0:01:39.450,0:01:43.600
Řekněme, že začíná v pozici, [br]která vypadá asi takhle...

0:01:44.370,0:01:48.650
A toto je kousek krčku a násady, [br]který se připojuje k některé další struktuře.

0:01:48.650,0:01:51.150
Budeme o tom mluvit podrobněji, ale nyní...

0:01:51.150,0:01:53.580
Tohle je myosinová hlavice,

0:01:53.580,0:01:56.110
ve výchozí pozici nedělá nic.

0:01:56.490,0:02:01.990
ATP se může navázat na tuto myosinovou hlavici,

0:02:01.990,0:02:05.240
na tento enzym, protein, ATPázu.

0:02:05.940,0:02:08.000
Nakreslím nějaké ATP.

0:02:09.210,0:02:12.690
Takže ATP přijde, naváže se tady na tu věc.

0:02:12.820,0:02:19.670
Ve skutečnosti nebude tak velké v porovnání[br]s proteinem, ale chci vám dát nějakou představu.

0:02:19.670,0:02:24.720
Jakmile se ATP naváže na[br]specifické místo na myosinu,

0:02:24.840,0:02:28.400
ten se odpojí od aktinu.

0:02:29.140,0:02:30.310
Napíšu to.

0:02:31.520,0:02:41.250
Za prvé: ATP se váže na myosinovou hlavici,

0:02:44.560,0:02:57.650
což způsobí to, že se myosin ihned uvolní od aktinu.

0:02:58.390,0:02:59.720
Tak to je první krok.

0:02:59.720,0:03:03.050
Začlo to tím, že se myosin dotýkal aktinu,

0:03:03.050,0:03:05.350
přišlo ATP, a jejich vazbu uvolnilo.

0:03:06.910,0:03:09.750
V dalším kroku, to bude vypadat asi takto.

0:03:09.750,0:03:11.875
Chci nakreslit na stejném místě...

0:03:14.580,0:03:16.060
Bude to uvolněno.

0:03:16.060,0:03:18.940
Uvolní se.

0:03:19.910,0:03:23.900
Tak teď vypadá asi takto...

0:03:24.590,0:03:26.490
A ATP je k tomu stále připojeno.

0:03:26.490,0:03:30.570
Já vím, že to může být poněkud zamotané,[br]když stále píši to stejné dokola...

0:03:30.570,0:03:32.200
Ale ATP je stále připojené.

0:03:32.200,0:03:36.140
Nyní další krok – ATP se hydrolyzuje, [br]čímž z něj získáme fosfát.

0:03:36.430,0:03:39.330
To je to, co dělá enzym ATPáza.

0:03:40.320,0:03:41.350
Napíšu to.

0:03:41.570,0:03:47.280
Takže, krok dvě... [br]počkejte, trochu sjedu dolů.

0:03:47.280,0:03:54.250
ATP se mění na ADP plus fosfátová skupina.

0:03:54.250,0:03:59.540
Tento proces uvolní energii, která nakopne mysoin

0:03:59.540,0:04:03.030
do poměrně vysokého energetického stavu.

0:04:03.030,0:04:05.370
Pojďme na druhý krok.

0:04:05.370,0:04:07.980
Tato věc – hydrolyzuje se.

0:04:07.980,0:04:09.250
Uvolní energii.

0:04:09.250,0:04:13.820
Víme, že ATP je energetická měna [br]biologických systémů.

0:04:14.660,0:04:16.950
A tak uvolňuje energii.

0:04:17.290,0:04:19.579
Kreslím to jako malou jiskru nebo výbuch,

0:04:19.579,0:04:23.010
ale vy si představte, že se mění celá konformace,

0:04:23.010,0:04:26.540
že to jakoby natahuje pružinu tohoto proteinu, tady,

0:04:26.540,0:04:29.750
aby se dostal do stavu, [br]kdy je připraven se šplhat po aktinu.

0:04:29.750,0:04:35.600
Takže v kroku dvě – plus energie, [br]a potom tohle –

0:04:36.500,0:04:44.500
můžete říct, že posouvá enzym myosin[br]do vyššího energetického uspořádání (konformace).

0:04:47.410,0:04:52.650
Představte si, jakoby natahoval pružinu.

0:04:57.650,0:05:01.820
A konformace (uspořádání) [br]bílkovin znamená jen tvar.

0:05:01.820,0:05:05.970
Krok dvě – stane se, že fosfátová skupina

0:05:05.970,0:05:09.940
se odtrhne od zbytku ATP, ale pořád zůstávají u sebe.

0:05:09.950,0:05:12.770
Vznikne ADP a tato energie mění uspořádání tak,

0:05:12.770,0:05:16.420
že tento protein se teď uspořádá do pozice,

0:05:16.420,0:05:18.430
která vypadá asi takto.

0:05:20.690,0:05:23.545
Takhle to vypadá na konci kroku dvě.

0:05:24.585,0:05:27.490
Ujistěme se, že to kreslím správně.

0:05:34.480,0:05:39.930
Tak konec kroku dvě, protein vypadá přibližně takto.

0:05:40.170,0:05:42.260
Takto je ve své "nakopnuté" pozici.

0:05:42.260,0:05:43.670
Právě teď má spoustu energie.

0:05:43.670,0:05:46.620
Právě teď je "napružený".

0:05:46.620,0:05:48.740
Stále máte ADP.

0:05:49.500,0:05:55.760
Adenosin a na něm máte[br]dvě fosfátové skupiny, ADP,

0:05:56.780,0:06:00.210
a ještě máte jednu fosfátovou skupiny přímo tady.

0:06:00.560,0:06:03.760
Když se uvolní fosfátová skupina...

0:06:04.160,0:06:05.710
Napíšu to jako třetí krok.

0:06:06.040,0:06:08.740
Pamatujete si, když jsme začali, byli jsme tady.

0:06:08.740,0:06:12.190
ATP se váže v kroku jedna.

0:06:12.190,0:06:17.030
A na konci kroku jedna způsobí [br]uvolnění myosinové bílkoviny.

0:06:17.880,0:06:21.570
Pak po kroku jedna, přirozeně přichází krok dvě.

0:06:22.060,0:06:25.470
ATP se hydrolyzuje za vzniku ADP a fosfátu.

0:06:25.470,0:06:29.850
Ten uvolňuje energii [br]a to umožňuje bílkovině myosinu,

0:06:29.850,0:06:33.230
aby byla nakopnuta do stavu vysoké energie

0:06:33.230,0:06:37.360
a napojila se na další příčku

0:06:37.360,0:06:39.290
našeho aktinového žebříku.

0:06:39.480,0:06:42.965
Teď jsme ve vysokém energetickém stavu.

0:06:44.335,0:06:45.270
Napíšu to.

0:06:47.160,0:06:49.700
Ve třetím kroku se uvolní fosfát.

0:06:52.380,0:06:56.760
Uvolní se z myosinu.

0:06:57.750,0:07:00.800
Fosfát je uvolněn z myosinu právě ve třetím kroku.

0:07:02.750,0:07:05.260
Toto je fosfátová skupina, která se uvolní.

0:07:05.260,0:07:08.320
Uvolní energii z tohoto[br]nakopnutého energetického stavu,

0:07:08.320,0:07:15.960
což má za násladek, [br]že tento myosinový protein potlačí aktin.

0:07:16.290,0:07:18.830
To je silný úder, když si představíte motor...

0:07:18.830,0:07:21.070
To vyvolá mechanický pohyb.

0:07:21.070,0:07:23.700
Když je fosfátová skupina uvolněna – pamatujte,

0:07:23.700,0:07:25.470
že původní uvolnění nastane,

0:07:25.470,0:07:27.660
když přeměníme ATP na ADP a fosfát.

0:07:27.660,0:07:30.460
Toto ji umístí do polohy napnuté pružiny.

0:07:30.460,0:07:34.225
Když se fosfát uvolní úplně, uvolní se i tato pružina.

0:07:35.445,0:07:38.445
Uvolní se i tato pružina.

0:07:41.090,0:07:43.430
A to tlačí na aktinové vlákno.

0:07:44.380,0:07:46.670
Tlačí na aktinové vlákno.

0:07:49.400,0:07:51.720
Můžete to tedy vnímat jako silný úder.

0:07:51.720,0:07:54.390
Ve skutečnosti vytváříme mechanickou energii.

0:07:54.390,0:07:57.040
Podle toho, který si představíte jako pevný –

0:07:57.040,0:07:58.930
pokud vidíte aktin jako pevný,

0:07:58.930,0:08:01.060
myosin se bude pohybovat doleva.

0:08:01.060,0:08:04.110
Pokud si představíte myosin jako pevný,

0:08:04.110,0:08:07.190
aktin se bude pohybovat doprava.

0:08:07.190,0:08:08.090
Tak či onak.

0:08:08.090,0:08:10.980
Ale to je místo, kde se prakticky tvoří svalový stah.

0:08:10.980,0:08:16.295
A pak krok 4 – uvolní se ADP.

0:08:17.115,0:08:19.120
Uvolní se ADP.

0:08:21.170,0:08:26.510
A pak jsme přesně tam, kde jsme byli, [br]než jsme začli s krokem jedna

0:08:26.510,0:08:29.260
ale jsme o jednu příčku více doleva

0:08:29.260,0:08:31.770
na molekule aktinu.

0:08:31.890,0:08:33.980
Podle mě je toto naprosto úžasné.

0:08:33.980,0:08:38.000
Ve skutečnosti vidíme, [br]jak může být energie z ATP využita.

0:08:38.000,0:08:44.470
Vycházíme z chemické energie [br]nebo vazebné energie v ATP

0:08:46.480,0:08:48.820
a končíme s mechanickou energií.

0:08:49.550,0:08:52.150
Mechanickou energií.

0:08:53.060,0:08:55.860
Pro mě je to úžasné, protože[br]když jsem se poprvé dozvěděl o ATP...

0:08:55.860,0:08:59.210
Lidé mi říkali, že díky ATP se v našich [br]buňkách děje vše, i stahy svalů.

0:08:59.650,0:09:04.010
No jasně, ale jak z vazebné energie [br]udělám kontrakci svalu

0:09:04.010,0:09:07.010
a všechno ostatní, [br]co využívá mechanickou energii?

0:09:07.010,0:09:09.850
A to je doopravdy to, jak k tomu všemu dochází.

0:09:09.850,0:09:11.930
Opravdové jádro celé záležitosti.

0:09:12.140,0:09:15.020
A pak si řekneš: "Páni, jak to ale[br]změní ten tvar a všechno?"

0:09:15.290,0:09:17.320
A musíte mít na paměti, [br]tyto proteiny v závisloti na tom,

0:09:17.320,0:09:19.360
co je na ně navázáno[br]a co na ně navázáno není,

0:09:19.360,0:09:20.260
změní tvar.

0:09:20.260,0:09:23.810
A k dosažení některých z těchto[br]tvarů potřebují více energie.

0:09:23.810,0:09:26.610
A když to probíhá správně, [br]tato energie může být uvolněna

0:09:26.610,0:09:29.090
a tím potlačit jiný protein.

0:09:29.090,0:09:30.920
A tohle je zkrátka fascinující.

0:09:30.920,0:09:35.110
A nyní můžeme interakci mezi aktinem a myosinem [br]použít jako základ pro pochopení,

0:09:35.110,0:09:37.930
jak svaly vlastně pracují.