WEBVTT

00:00:00.110 --> 00:00:03.370
V tomto videu se pokusím vysvětlit,

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

00:00:07.960 --> 00:00:12.210
aby vyprodukovaly mechanický pohyb.

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

00:00:14.700 --> 00:00:16.940
že se vyskytuje i mimo svalové buňky.

00:00:16.940 --> 00:00:20.025
Ale tohle bude první video
o podstatě fungování svalové buňky

00:00:20.025 --> 00:00:24.090
a pak budeme mluvit o tom,
jak nervy stimulují svaly k práci.

00:00:24.090 --> 00:00:26.690
Ale to všechno bude navazovat na toto video.

00:00:26.690 --> 00:00:31.470
Takže, zkopíroval a vložil jsem sem
dva obrázky proteinů z Wikipedie.

00:00:31.480 --> 00:00:33.580
Tohle je myosin.

00:00:34.470 --> 00:00:39.110
Vlastně je to myosin II, protože se skládá 
ze dvou vláken myosinového proteinu.

00:00:39.320 --> 00:00:44.320
Jsou vzájemně propleteny, takže vytváří
velmi komplexně vyhlížející bílkovinu

00:00:44.320 --> 00:00:46.660
nebo enzym – říkejte tomu jak chcete.

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

00:00:48.750 --> 00:00:53.030
Protože pomáhá přeměně 
ATP na ADP a fosfátovou skupinu,

00:00:53.030 --> 00:00:55.220
a proto se nazývá ATPáza.

00:00:55.460 --> 00:00:59.150
Je to podtřída ATPázových enzymů.

00:00:59.150 --> 00:01:02.270
Toto zde napravo je aktin.

00:01:03.140 --> 00:01:08.120
V tomto videu uvidíme,
jak myosin používá ATP k tomu,

00:01:08.120 --> 00:01:13.200
aby se posunul po aktinu, 
téměř jakoby šplhal po provaze

00:01:13.830 --> 00:01:15.790
A to vytváří mechanickou energii.

00:01:15.790 --> 00:01:16.710
Nakreslím to.

00:01:16.710 --> 00:01:19.240
Nakreslím to na tento aktin, tady.

00:01:19.240 --> 00:01:23.280
Řekněme, že máme jednu 
z těchto myosinových hlavic.

00:01:23.280 --> 00:01:26.140
Takže když řeknu "myosinová hlavice", 
mám na mysli toto přesně tady.

00:01:26.140 --> 00:01:30.210
Tyto dvě hlavice zakončují řetězce,
které se proplétají kolem dokola.

00:01:30.210 --> 00:01:32.900
Tady je ten druhý řetězec 
obtáčející se tímto způsobem.

00:01:32.900 --> 00:01:35.640
Budeme se zaobírat pouze 
jednou myosinovou hlavicí.

00:01:35.640 --> 00:01:37.720
Řekněme, že je v téhle pozici.

00:01:37.720 --> 00:01:39.450
Jakpak to nakreslím...

00:01:39.450 --> 00:01:43.600
Řekněme, že začíná v pozici, 
která vypadá asi takhle...

00:01:44.370 --> 00:01:48.650
A toto je kousek krčku a násady, 
který se připojuje k některé další struktuře.

00:01:48.650 --> 00:01:51.150
Budeme o tom mluvit podrobněji, ale nyní...

00:01:51.150 --> 00:01:53.580
Tohle je myosinová hlavice,

00:01:53.580 --> 00:01:56.110
ve výchozí pozici nedělá nic.

00:01:56.490 --> 00:02:01.990
ATP se může navázat na tuto myosinovou hlavici,

00:02:01.990 --> 00:02:05.240
na tento enzym, protein, ATPázu.

00:02:05.940 --> 00:02:08.000
Nakreslím nějaké ATP.

00:02:09.210 --> 00:02:12.690
Takže ATP přijde, naváže se tady na tu věc.

00:02:12.820 --> 00:02:19.670
Ve skutečnosti nebude tak velké v porovnání
s proteinem, ale chci vám dát nějakou představu.

00:02:19.670 --> 00:02:24.720
Jakmile se ATP naváže na
specifické místo na myosinu,

00:02:24.840 --> 00:02:28.400
ten se odpojí od aktinu.

00:02:29.140 --> 00:02:30.310
Napíšu to.

00:02:31.520 --> 00:02:41.250
Za prvé: ATP se váže na myosinovou hlavici,

00:02:44.560 --> 00:02:57.650
což způsobí to, že se myosin ihned uvolní od aktinu.

00:02:58.390 --> 00:02:59.720
Tak to je první krok.

00:02:59.720 --> 00:03:03.050
Začlo to tím, že se myosin dotýkal aktinu,

00:03:03.050 --> 00:03:05.350
přišlo ATP, a jejich vazbu uvolnilo.

00:03:06.910 --> 00:03:09.750
V dalším kroku, to bude vypadat asi takto.

00:03:09.750 --> 00:03:11.875
Chci nakreslit na stejném místě...

00:03:14.580 --> 00:03:16.060
Bude to uvolněno.

00:03:16.060 --> 00:03:18.940
Uvolní se.

00:03:19.910 --> 00:03:23.900
Tak teď vypadá asi takto...

00:03:24.590 --> 00:03:26.490
A ATP je k tomu stále připojeno.

00:03:26.490 --> 00:03:30.570
Já vím, že to může být poněkud zamotané,
když stále píši to stejné dokola...

00:03:30.570 --> 00:03:32.200
Ale ATP je stále připojené.

00:03:32.200 --> 00:03:36.140
Nyní další krok – ATP se hydrolyzuje, 
čímž z něj získáme fosfát.

00:03:36.430 --> 00:03:39.330
To je to, co dělá enzym ATPáza.

00:03:40.320 --> 00:03:41.350
Napíšu to.

00:03:41.570 --> 00:03:47.280
Takže, krok dvě... 
počkejte, trochu sjedu dolů.

00:03:47.280 --> 00:03:54.250
ATP se mění na ADP plus fosfátová skupina.

00:03:54.250 --> 00:03:59.540
Tento proces uvolní energii, která nakopne mysoin

00:03:59.540 --> 00:04:03.030
do poměrně vysokého energetického stavu.

00:04:03.030 --> 00:04:05.370
Pojďme na druhý krok.

00:04:05.370 --> 00:04:07.980
Tato věc – hydrolyzuje se.

00:04:07.980 --> 00:04:09.250
Uvolní energii.

00:04:09.250 --> 00:04:13.820
Víme, že ATP je energetická měna 
biologických systémů.

00:04:14.660 --> 00:04:16.950
A tak uvolňuje energii.

00:04:17.290 --> 00:04:19.579
Kreslím to jako malou jiskru nebo výbuch,

00:04:19.579 --> 00:04:23.010
ale vy si představte, že se mění celá konformace,

00:04:23.010 --> 00:04:26.540
že to jakoby natahuje pružinu tohoto proteinu, tady,

00:04:26.540 --> 00:04:29.750
aby se dostal do stavu, 
kdy je připraven se šplhat po aktinu.

00:04:29.750 --> 00:04:35.600
Takže v kroku dvě – plus energie, 
a potom tohle –

00:04:36.500 --> 00:04:44.500
můžete říct, že posouvá enzym myosin
do vyššího energetického uspořádání (konformace).

00:04:47.410 --> 00:04:52.650
Představte si, jakoby natahoval pružinu.

00:04:57.650 --> 00:05:01.820
A konformace (uspořádání) 
bílkovin znamená jen tvar.

00:05:01.820 --> 00:05:05.970
Krok dvě – stane se, že fosfátová skupina

00:05:05.970 --> 00:05:09.940
se odtrhne od zbytku ATP, ale pořád zůstávají u sebe.

00:05:09.950 --> 00:05:12.770
Vznikne ADP a tato energie mění uspořádání tak,

00:05:12.770 --> 00:05:16.420
že tento protein se teď uspořádá do pozice,

00:05:16.420 --> 00:05:18.430
která vypadá asi takto.

00:05:20.690 --> 00:05:23.545
Takhle to vypadá na konci kroku dvě.

00:05:24.585 --> 00:05:27.490
Ujistěme se, že to kreslím správně.

00:05:34.480 --> 00:05:39.930
Tak konec kroku dvě, protein vypadá přibližně takto.

00:05:40.170 --> 00:05:42.260
Takto je ve své "nakopnuté" pozici.

00:05:42.260 --> 00:05:43.670
Právě teď má spoustu energie.

00:05:43.670 --> 00:05:46.620
Právě teď je "napružený".

00:05:46.620 --> 00:05:48.740
Stále máte ADP.

00:05:49.500 --> 00:05:55.760
Adenosin a na něm máte
dvě fosfátové skupiny, ADP,

00:05:56.780 --> 00:06:00.210
a ještě máte jednu fosfátovou skupiny přímo tady.

00:06:00.560 --> 00:06:03.760
Když se uvolní fosfátová skupina...

00:06:04.160 --> 00:06:05.710
Napíšu to jako třetí krok.

00:06:06.040 --> 00:06:08.740
Pamatujete si, když jsme začali, byli jsme tady.

00:06:08.740 --> 00:06:12.190
ATP se váže v kroku jedna.

00:06:12.190 --> 00:06:17.030
A na konci kroku jedna způsobí 
uvolnění myosinové bílkoviny.

00:06:17.880 --> 00:06:21.570
Pak po kroku jedna, přirozeně přichází krok dvě.

00:06:22.060 --> 00:06:25.470
ATP se hydrolyzuje za vzniku ADP a fosfátu.

00:06:25.470 --> 00:06:29.850
Ten uvolňuje energii 
a to umožňuje bílkovině myosinu,

00:06:29.850 --> 00:06:33.230
aby byla nakopnuta do stavu vysoké energie

00:06:33.230 --> 00:06:37.360
a napojila se na další příčku

00:06:37.360 --> 00:06:39.290
našeho aktinového žebříku.

00:06:39.480 --> 00:06:42.965
Teď jsme ve vysokém energetickém stavu.

00:06:44.335 --> 00:06:45.270
Napíšu to.

00:06:47.160 --> 00:06:49.700
Ve třetím kroku se uvolní fosfát.

00:06:52.380 --> 00:06:56.760
Uvolní se z myosinu.

00:06:57.750 --> 00:07:00.800
Fosfát je uvolněn z myosinu právě ve třetím kroku.

00:07:02.750 --> 00:07:05.260
Toto je fosfátová skupina, která se uvolní.

00:07:05.260 --> 00:07:08.320
Uvolní energii z tohoto
nakopnutého energetického stavu,

00:07:08.320 --> 00:07:15.960
což má za násladek, 
že tento myosinový protein potlačí aktin.

00:07:16.290 --> 00:07:18.830
To je silný úder, když si představíte motor...

00:07:18.830 --> 00:07:21.070
To vyvolá mechanický pohyb.

00:07:21.070 --> 00:07:23.700
Když je fosfátová skupina uvolněna – pamatujte,

00:07:23.700 --> 00:07:25.470
že původní uvolnění nastane,

00:07:25.470 --> 00:07:27.660
když přeměníme ATP na ADP a fosfát.

00:07:27.660 --> 00:07:30.460
Toto ji umístí do polohy napnuté pružiny.

00:07:30.460 --> 00:07:34.225
Když se fosfát uvolní úplně, uvolní se i tato pružina.

00:07:35.445 --> 00:07:38.445
Uvolní se i tato pružina.

00:07:41.090 --> 00:07:43.430
A to tlačí na aktinové vlákno.

00:07:44.380 --> 00:07:46.670
Tlačí na aktinové vlákno.

00:07:49.400 --> 00:07:51.720
Můžete to tedy vnímat jako silný úder.

00:07:51.720 --> 00:07:54.390
Ve skutečnosti vytváříme mechanickou energii.

00:07:54.390 --> 00:07:57.040
Podle toho, který si představíte jako pevný –

00:07:57.040 --> 00:07:58.930
pokud vidíte aktin jako pevný,

00:07:58.930 --> 00:08:01.060
myosin se bude pohybovat doleva.

00:08:01.060 --> 00:08:04.110
Pokud si představíte myosin jako pevný,

00:08:04.110 --> 00:08:07.190
aktin se bude pohybovat doprava.

00:08:07.190 --> 00:08:08.090
Tak či onak.

00:08:08.090 --> 00:08:10.980
Ale to je místo, kde se prakticky tvoří svalový stah.

00:08:10.980 --> 00:08:16.295
A pak krok 4 – uvolní se ADP.

00:08:17.115 --> 00:08:19.120
Uvolní se ADP.

00:08:21.170 --> 00:08:26.510
A pak jsme přesně tam, kde jsme byli, 
než jsme začli s krokem jedna

00:08:26.510 --> 00:08:29.260
ale jsme o jednu příčku více doleva

00:08:29.260 --> 00:08:31.770
na molekule aktinu.

00:08:31.890 --> 00:08:33.980
Podle mě je toto naprosto úžasné.

00:08:33.980 --> 00:08:38.000
Ve skutečnosti vidíme, 
jak může být energie z ATP využita.

00:08:38.000 --> 00:08:44.470
Vycházíme z chemické energie 
nebo vazebné energie v ATP

00:08:46.480 --> 00:08:48.820
a končíme s mechanickou energií.

00:08:49.550 --> 00:08:52.150
Mechanickou energií.

00:08:53.060 --> 00:08:55.860
Pro mě je to úžasné, protože
když jsem se poprvé dozvěděl o ATP...

00:08:55.860 --> 00:08:59.210
Lidé mi říkali, že díky ATP se v našich 
buňkách děje vše, i stahy svalů.

00:08:59.650 --> 00:09:04.010
No jasně, ale jak z vazebné energie 
udělám kontrakci svalu

00:09:04.010 --> 00:09:07.010
a všechno ostatní, 
co využívá mechanickou energii?

00:09:07.010 --> 00:09:09.850
A to je doopravdy to, jak k tomu všemu dochází.

00:09:09.850 --> 00:09:11.930
Opravdové jádro celé záležitosti.

00:09:12.140 --> 00:09:15.020
A pak si řekneš: "Páni, jak to ale
změní ten tvar a všechno?"

00:09:15.290 --> 00:09:17.320
A musíte mít na paměti, 
tyto proteiny v závisloti na tom,

00:09:17.320 --> 00:09:19.360
co je na ně navázáno
a co na ně navázáno není,

00:09:19.360 --> 00:09:20.260
změní tvar.

00:09:20.260 --> 00:09:23.810
A k dosažení některých z těchto
tvarů potřebují více energie.

00:09:23.810 --> 00:09:26.610
A když to probíhá správně, 
tato energie může být uvolněna

00:09:26.610 --> 00:09:29.090
a tím potlačit jiný protein.

00:09:29.090 --> 00:09:30.920
A tohle je zkrátka fascinující.

00:09:30.920 --> 00:09:35.110
A nyní můžeme interakci mezi aktinem a myosinem 
použít jako základ pro pochopení,

00:09:35.110 --> 00:09:37.930
jak svaly vlastně pracují.