1 00:00:00,390 --> 00:00:03,370 W tym filmiku chciałbym pokazać Wam, 2 00:00:03,370 --> 00:00:07,960 w jaki sposób dwa białka mogą oddziaływać ze sobą 3 00:00:07,960 --> 00:00:12,210 przy udziale ATP, żeby wywołać ruch. 4 00:00:12,210 --> 00:00:15,320 Ten mechanizm wykorzystywany jest 5 00:00:15,320 --> 00:00:17,570 nie tylko w komórkach mięśni, ale omówię go na tym właśnie przykładzie, 6 00:00:17,570 --> 00:00:20,025 ponieważ będzie to jednocześnie pierwszy filmik o pracy mięśni. 7 00:00:20,025 --> 00:00:23,310 Później wyjaśnię Wam, w jaki sposób impulsy nerwowe 8 00:00:23,310 --> 00:00:24,080 wywołują ruch mięśni. 9 00:00:24,080 --> 00:00:26,580 Zrobię to w oparciu o ten filmik. 10 00:00:26,580 --> 00:00:30,000 Skopiowałem tutaj rysunki dwóch 11 00:00:30,000 --> 00:00:31,480 białek z Wikipedii. 12 00:00:31,480 --> 00:00:34,470 To jest miozyna, 13 00:00:34,470 --> 00:00:37,110 konkretnie miozyna II, 14 00:00:37,110 --> 00:00:39,410 ponieważ mamy tu dwie cząsteczki miozyny (właściwie dwa łańcuchy ciężkie 15 00:00:39,410 --> 00:00:42,150 i cztery łańcuchy lekkie) splecione ze sobą w tę złożoną strukturę 16 00:00:42,150 --> 00:00:46,040 białka o charakterze enzymatycznym (ATPaza). 17 00:00:46,696 --> 00:00:48,430 Skąd ten charakter? Miozyna prowadzi do 18 00:00:48,430 --> 00:00:53,030 rozpadu cząsteczki ATP na ADP i grupę fosforanową. 19 00:00:53,030 --> 00:00:55,460 Dlatego możemy ją nazywać ATPazą. 20 00:00:55,460 --> 00:00:59,150 Należy do jednej z podgrup ATPaz. 21 00:00:59,150 --> 00:01:02,530 Tutaj mamy aktynę. 22 00:01:02,530 --> 00:01:06,850 Pokażę Wam w tym filmiku, w jaki sposób 23 00:01:06,850 --> 00:01:10,920 miozyna wykorzystuje ATP, żeby poruszać się po aktynie. 24 00:01:10,920 --> 00:01:13,830 Możecie wyobrazić sobie aktynę jako linę, po której wspina się cząsteczka miozyny. 25 00:01:13,830 --> 00:01:15,790 Ten proces jest źródłem energii mechanicznej i wywołuje ruch. 26 00:01:15,790 --> 00:01:16,490 Zaraz to narysuję. 27 00:01:16,490 --> 00:01:19,240 Narysuję to na cząsteczce aktyny. 28 00:01:19,240 --> 00:01:23,280 Mamy tutaj jedną z główek miozyny. 29 00:01:23,280 --> 00:01:25,740 Mam na myśli jedna z dwóch główek miozyny 30 00:01:25,740 --> 00:01:29,140 na tym rysunku. Główki łączą się ze sobą, 31 00:01:29,140 --> 00:01:30,060 a każda z nich jest skręcona. 32 00:01:30,060 --> 00:01:32,630 To jest druga główka miozyny, skręcona nieco inaczej. 33 00:01:32,630 --> 00:01:33,900 Zajmijmy się teraz tylko jedną 34 00:01:33,900 --> 00:01:35,730 z główek miozyny. 35 00:01:35,730 --> 00:01:37,050 Przyjmijmy, że jest w tej pozycji. 36 00:01:37,050 --> 00:01:39,450 Zobaczymy, czy to dobrze narysuję. 37 00:01:39,450 --> 00:01:44,370 Załóżmy, że zaczynamy z główką miozyny w takiej pozycji. 38 00:01:44,370 --> 00:01:48,650 Tutaj mamy pozwijany ogon tego białka, 39 00:01:48,650 --> 00:01:50,480 który przyłącza je do innych jednostek strukturalnych, 40 00:01:50,480 --> 00:01:53,580 o których jeszcze powiem dokładniej. Na razie główka miozyny 41 00:01:53,580 --> 00:01:56,490 jest w tej pozycji i nic się nie dzieje. 42 00:01:56,490 --> 00:02:01,990 Teraz pojawia się cząsteczka ATP, która przyłącza się do główki miozyny, 43 00:02:01,990 --> 00:02:05,940 czyli do białka enzymatycznego o charakterze ATPazy. 44 00:02:05,940 --> 00:02:09,210 Narysuję trochę ATP. 45 00:02:09,210 --> 00:02:12,820 Pojawia się ATP i przyłącza do tej główki miozyny. 46 00:02:12,820 --> 00:02:14,850 Cząsteczka ATP nie jest taka duża 47 00:02:14,850 --> 00:02:16,940 w porównaniu z białkiem, to tylko 48 00:02:16,940 --> 00:02:18,240 schematyczny rysunek. 49 00:02:18,240 --> 00:02:24,120 Kiedy ATP przyłączy się do właściwego miejsca 50 00:02:24,120 --> 00:02:28,400 na główce tego białka enzymatycznego, główka odrywa się od aktyny. 51 00:02:28,400 --> 00:02:31,520 Zapiszę to. 52 00:02:31,520 --> 00:02:44,560 Cząsteczka ATP przyłącza się do główki miozyny, 53 00:02:44,560 --> 00:02:58,390 co powoduje odłączenie się miozyny od aktyny. 54 00:02:58,390 --> 00:02:59,720 To pierwszy etap procesu. 55 00:02:59,720 --> 00:03:03,050 Zaczęliśmy z główką miozyny dotykająca do aktyny, 56 00:03:03,050 --> 00:03:05,570 pojawiło się ATP i główka miozyny została uwolniona. 57 00:03:05,570 --> 00:03:09,570 Następny etap - po pierwszym etapie - będzie wyglądał 58 00:03:09,570 --> 00:03:10,815 mniej więcej tak - staram się narysować 59 00:03:10,815 --> 00:03:11,990 miozynę w tym samym miejscu. 60 00:03:11,990 --> 00:03:13,300 Po pierwszym etapie główka miozyny 61 00:03:13,300 --> 00:03:14,810 położona jest w ten sposób. 62 00:03:14,810 --> 00:03:16,060 Główka uwolniła się. 63 00:03:16,060 --> 00:03:19,910 Zamaluje ją na biało. 64 00:03:19,910 --> 00:03:25,160 Teraz wygląda w ten sposób. Cząsteczka ATP 65 00:03:25,160 --> 00:03:26,870 jest ciągle przyłączona do główki. 66 00:03:26,870 --> 00:03:28,970 Wiem, że to może być skomplikowane, kiedy rysuję jedną 67 00:03:28,970 --> 00:03:30,450 rzecz na drugiej, ale mamy tutaj 68 00:03:30,450 --> 00:03:31,610 przyłączone ATP. 69 00:03:31,610 --> 00:03:35,320 Następny etap to hydroliza ATP. Reszta fosforanowa 70 00:03:35,320 --> 00:03:36,430 zostaje odłączona. 71 00:03:36,430 --> 00:03:39,330 Miozyna należy do ATPaz, więc hydroliza 72 00:03:39,330 --> 00:03:40,320 jest tym, czym się zajmuje. 73 00:03:40,320 --> 00:03:41,570 Zapiszę to. 74 00:03:41,570 --> 00:03:54,250 Etap drugi - ATP rozpada się na ADP i resztę fosforanową. 75 00:03:54,250 --> 00:03:58,670 Ta reakcja zapewnia energię, która umożliwia przejście 76 00:03:58,670 --> 00:04:03,030 miozyny w rodzaj stanu wzbudzenia. 77 00:04:03,030 --> 00:04:05,370 Narysuję drugi etap. 78 00:04:05,370 --> 00:04:08,310 ATP ulega hydrolizie, 79 00:04:08,310 --> 00:04:09,250 co prowadzi do uwolnienia energii. 80 00:04:09,250 --> 00:04:13,500 ATP to w końcu waluta energetyczna 81 00:04:13,500 --> 00:04:17,290 układów biologicznych. Zostaje uwolniona energia. 82 00:04:17,290 --> 00:04:19,579 Zaznaczam to jako iskierkę albo wybuch, 83 00:04:19,579 --> 00:04:23,010 ale możecie sobie wyobrazić, że ta energia zmienia strukturę -- 84 00:04:23,010 --> 00:04:26,540 energia skłania miozynę do przejścia w stan, 85 00:04:26,540 --> 00:04:29,750 który umożliwi jej "kroczenie" po aktynie. 86 00:04:29,750 --> 00:04:36,500 W etapie drugim dopisuję uwolniona energię. 87 00:04:36,500 --> 00:04:44,500 Możemy powiedzieć, że ta energia "naciąga spust" miozyny, 88 00:04:44,500 --> 00:04:47,410 wzbudza to białko enzymatyczne. 89 00:04:47,410 --> 00:04:50,940 Możecie sobie wyobrazić, że dzięki tej energii miozyna naciąga się jak sprężyna. 90 00:04:50,940 --> 00:04:57,650 Skręca ją do wysokoenergetycznej konformacji, 91 00:04:57,650 --> 00:05:01,820 czyli struktury, kształtu białka. 92 00:05:01,820 --> 00:05:05,970 Etap drugi -- reszta fosforanowa odłącza się 93 00:05:05,970 --> 00:05:08,830 od cząsteczki ATP, powstaje cząsteczka ADP, 94 00:05:08,830 --> 00:05:09,950 a reszta fosforanowa ciągle przyłączona jest do główki miozyny. 95 00:05:09,950 --> 00:05:12,770 Powstaje ADP i uwalnia się energia, która 96 00:05:12,770 --> 00:05:16,420 zmienia konformację, czyli przestrzenna strukturę białka, 97 00:05:16,420 --> 00:05:19,230 które zajmuje taką pozycję. 98 00:05:19,230 --> 00:05:23,545 W ten sposób wyglądało to na końcu drugiego etapu. 99 00:05:23,545 --> 00:05:27,490 Postaram się narysować to poprawnie. 100 00:05:27,490 --> 00:05:29,130 Na końcu drugiego etapu 101 00:05:29,130 --> 00:05:30,380 mogło to wyglądać tak. 102 00:05:30,380 --> 00:05:36,860 Staram się, jak mogę. 103 00:05:36,860 --> 00:05:39,930 Na końcu drugiego etapu, miozyna 104 00:05:39,930 --> 00:05:40,560 wyglądała w ten sposób. 105 00:05:40,560 --> 00:05:42,260 To jej naciągnięta pozycja. 106 00:05:42,260 --> 00:05:43,670 Miozyna ma teraz dużo energii. 107 00:05:43,670 --> 00:05:46,620 Jest naciągnięta w tej pozycji 108 00:05:46,620 --> 00:05:49,500 i ciągle ma przyłączoną cząsteczkę ADP. 109 00:05:49,500 --> 00:05:52,810 Tutaj mamy naszą adenozynę 110 00:05:52,810 --> 00:05:56,780 z przyłączonymi dwiema resztami fosforanowymi, czyli ADP. 111 00:05:56,780 --> 00:06:00,560 Mamy też ciągle wolną resztę fosforanową. 112 00:06:00,560 --> 00:06:04,490 Kiedy ta reszta fosforanowa uwalnia się --zapiszę to 113 00:06:04,490 --> 00:06:06,040 jako etap trzeci. 114 00:06:06,040 --> 00:06:08,380 Kiedy zaczynaliśmy, to główka miozyny siedziała tutaj. 115 00:06:08,380 --> 00:06:12,190 W pierwszym etapie do główki wiąże się ATP -- właściwie 116 00:06:12,190 --> 00:06:16,440 pod koniec pierwszego etapu. To powoduje uwolnienie 117 00:06:16,440 --> 00:06:17,880 główki miozyny. 118 00:06:17,880 --> 00:06:22,060 Potem mamy drugi etap, 119 00:06:22,060 --> 00:06:25,470 podczas którego ATP hydrolizuje na ADP i resztę fosforanową. 120 00:06:25,470 --> 00:06:29,850 To powoduje uwolnienie energii, która pozwala 121 00:06:29,850 --> 00:06:33,230 na zmianę konformacji miozyny i prowadzi do 122 00:06:33,230 --> 00:06:37,620 jej naciągnięcia i przyłączenia do kolejnego 123 00:06:37,620 --> 00:06:39,480 szczebelka filamentu (włókna) aktynowego. 124 00:06:39,480 --> 00:06:42,965 Teraz miozyna ma wysokoenergetyczną konformację. 125 00:06:42,965 --> 00:06:47,160 Zapiszę to. 126 00:06:47,160 --> 00:06:49,700 W etapie trzecim reszta fosforanowa odłącza się. 127 00:06:49,700 --> 00:06:57,750 Odłącza się od miozyny. 128 00:06:57,750 --> 00:07:01,980 Reszta fosforanowa odłącza się od główki miozyny. 129 00:07:01,980 --> 00:07:03,170 To etap trzeci. 130 00:07:03,170 --> 00:07:05,260 Reszta fosforanowa zostaje odłączona. 131 00:07:05,260 --> 00:07:08,320 A to powoduje uwolnienie energii naciągniętej główki 132 00:07:08,320 --> 00:07:14,150 miozyny, która popycha 133 00:07:14,150 --> 00:07:16,290 włókno aktyny. 134 00:07:16,290 --> 00:07:18,730 To trochę jak praca tłoków w silniku. 135 00:07:18,730 --> 00:07:21,070 To właśnie zmiana położenia główki miozyny powoduje ruch. 136 00:07:21,070 --> 00:07:23,390 Kiedy reszta fosforanowa odłącza się od główki miozyny -- 137 00:07:23,390 --> 00:07:25,470 wcześniej odłącza się 138 00:07:25,470 --> 00:07:27,430 podczas hydrolizy ATP, co wyzwala energię 139 00:07:27,430 --> 00:07:30,030 i naciąga główkę miozyny. 140 00:07:30,030 --> 00:07:32,925 Kiedy reszta fosforanowa odłącza się od główki miozyny, naciągnięcie puszcza. 141 00:07:32,925 --> 00:07:41,090 Naciągnięcie puszcza. 142 00:07:41,090 --> 00:07:43,430 Wracająca do poprzedniej pozycji główka miozyny popycha włókno aktyny. 143 00:07:43,430 --> 00:07:49,930 Popycha włókno aktyny. 144 00:07:49,930 --> 00:07:51,720 Analogicznie do tłoków w silniku. 145 00:07:51,720 --> 00:07:53,750 W ten sposób powstaje energia mechaniczna. 146 00:07:53,750 --> 00:07:56,130 Zależnie od tego, które z białek uważamy za nieruchome -- 147 00:07:56,130 --> 00:07:58,930 jeśli aktyna pozostaje nieruchoma, to miozyna i wszystko, co jest do niej przyłączone, 148 00:07:58,930 --> 00:08:00,360 porusza się po aktynie w lewo. 149 00:08:00,360 --> 00:08:04,530 Jeśli to miozyna jest nieruchoma, to aktyna i wszystko, 150 00:08:04,530 --> 00:08:07,190 co jest z nią związane, będzie poruszać się 151 00:08:07,190 --> 00:08:07,900 w prawo. 152 00:08:07,900 --> 00:08:09,540 To właśnie podstawa 153 00:08:09,540 --> 00:08:10,950 skurczu mięśni. 154 00:08:10,950 --> 00:08:16,295 W etapie czwartym dochodzi do uwolnienia ADP. 155 00:08:16,295 --> 00:08:21,170 Odłączenie ADP. 156 00:08:21,170 --> 00:08:25,960 Główka miozyny jest teraz w takiej pozycji jak na początku etapu pierwszego, 157 00:08:25,960 --> 00:08:29,260 ale przesunęła się o jeden szczebelek w lewo wzdłuż 158 00:08:29,260 --> 00:08:31,890 filamentu aktyny. 159 00:08:31,890 --> 00:08:33,530 Według mnie to zdumiewające. 160 00:08:33,530 --> 00:08:38,000 Możemy zobaczyć w jaki sposób energia ATP jest wykorzystywana -- 161 00:08:38,000 --> 00:08:47,570 Widzimy przejście od energii chemicznej wiązań ATP 162 00:08:47,570 --> 00:08:48,820 do energii mechanicznej. 163 00:08:48,820 --> 00:08:53,060 Do energii mechanicznej. 164 00:08:53,060 --> 00:08:55,080 Dla mnie to niezwykłe, bo kiedy pierwszy raz uczyłem się 165 00:08:55,080 --> 00:08:58,640 o ATP -- mówiło się, że ATP jest wykorzystywane do wszystkich procesów 166 00:08:58,640 --> 00:08:59,650 w komórce i do skurczu mięśni. 167 00:08:59,650 --> 00:09:02,350 Ale jak przejść od energii wiązań chemicznych 168 00:09:02,350 --> 00:09:04,850 do rzeczywistego kurczenia się mięśni? Do tego, 169 00:09:04,850 --> 00:09:07,010 co obserwujemy codziennie jako energię mechaniczną? 170 00:09:07,010 --> 00:09:09,390 Wszystko to dzieje się tutaj. 171 00:09:09,390 --> 00:09:12,140 To jest właśnie proces, który tu zachodzi. 172 00:09:12,140 --> 00:09:14,110 Zastanawiacie się pewnie, w jaki sposób miozyna 173 00:09:14,110 --> 00:09:15,290 zmienia swój kształt? 174 00:09:15,290 --> 00:09:17,320 Pamiętajcie, że białka mogą zmieniać swój kształt 175 00:09:17,320 --> 00:09:19,240 w zależności od tego, jakie inne związki 176 00:09:19,240 --> 00:09:20,260 są do nich przyłączone. 177 00:09:20,260 --> 00:09:23,810 Niektóre struktury - konformacje białek- są bardziej energetyczne 178 00:09:23,810 --> 00:09:26,610 niż inne, a ich energia może zostać uwolniona 179 00:09:26,610 --> 00:09:29,440 i doprowadzić do przepchnięcia innego białka. 180 00:09:29,440 --> 00:09:30,920 I to właśnie uważam za fascynujące. 181 00:09:30,920 --> 00:09:34,100 Na podstawie zależności między aktyną i miozyną 182 00:09:34,100 --> 00:09:37,930 będziemy mogli zrozumieć, jak pracują nasze mięśnie.