WEBVTT 00:00:00.390 --> 00:00:03.370 W tym filmiku chciałbym pokazać Wam, 00:00:03.370 --> 00:00:07.960 w jaki sposób dwa białka mogą oddziaływać ze sobą 00:00:07.960 --> 00:00:12.210 przy udziale ATP, żeby wywołać ruch. 00:00:12.210 --> 00:00:15.320 Ten mechanizm wykorzystywany jest 00:00:15.320 --> 00:00:17.570 nie tylko w komórkach mięśni, ale omówię go na tym właśnie przykładzie, 00:00:17.570 --> 00:00:20.025 ponieważ będzie to jednocześnie pierwszy filmik o pracy mięśni. 00:00:20.025 --> 00:00:23.310 Później wyjaśnię Wam, w jaki sposób impulsy nerwowe 00:00:23.310 --> 00:00:24.080 wywołują ruch mięśni. 00:00:24.080 --> 00:00:26.580 Zrobię to w oparciu o ten filmik. 00:00:26.580 --> 00:00:30.000 Skopiowałem tutaj rysunki dwóch 00:00:30.000 --> 00:00:31.480 białek z Wikipedii. 00:00:31.480 --> 00:00:34.470 To jest miozyna, 00:00:34.470 --> 00:00:37.110 konkretnie miozyna II, 00:00:37.110 --> 00:00:39.410 ponieważ mamy tu dwie cząsteczki miozyny (właściwie dwa łańcuchy ciężkie 00:00:39.410 --> 00:00:42.150 i cztery łańcuchy lekkie) splecione ze sobą w tę złożoną strukturę 00:00:42.150 --> 00:00:46.040 białka o charakterze enzymatycznym (ATPaza). 00:00:46.696 --> 00:00:48.430 Skąd ten charakter? Miozyna prowadzi do 00:00:48.430 --> 00:00:53.030 rozpadu cząsteczki ATP na ADP i grupę fosforanową. 00:00:53.030 --> 00:00:55.460 Dlatego możemy ją nazywać ATPazą. 00:00:55.460 --> 00:00:59.150 Należy do jednej z podgrup ATPaz. 00:00:59.150 --> 00:01:02.530 Tutaj mamy aktynę. 00:01:02.530 --> 00:01:06.850 Pokażę Wam w tym filmiku, w jaki sposób 00:01:06.850 --> 00:01:10.920 miozyna wykorzystuje ATP, żeby poruszać się po aktynie. 00:01:10.920 --> 00:01:13.830 Możecie wyobrazić sobie aktynę jako linę, po której wspina się cząsteczka miozyny. 00:01:13.830 --> 00:01:15.790 Ten proces jest źródłem energii mechanicznej i wywołuje ruch. 00:01:15.790 --> 00:01:16.490 Zaraz to narysuję. 00:01:16.490 --> 00:01:19.240 Narysuję to na cząsteczce aktyny. 00:01:19.240 --> 00:01:23.280 Mamy tutaj jedną z główek miozyny. 00:01:23.280 --> 00:01:25.740 Mam na myśli jedna z dwóch główek miozyny 00:01:25.740 --> 00:01:29.140 na tym rysunku. Główki łączą się ze sobą, 00:01:29.140 --> 00:01:30.060 a każda z nich jest skręcona. 00:01:30.060 --> 00:01:32.630 To jest druga główka miozyny, skręcona nieco inaczej. 00:01:32.630 --> 00:01:33.900 Zajmijmy się teraz tylko jedną 00:01:33.900 --> 00:01:35.730 z główek miozyny. 00:01:35.730 --> 00:01:37.050 Przyjmijmy, że jest w tej pozycji. 00:01:37.050 --> 00:01:39.450 Zobaczymy, czy to dobrze narysuję. 00:01:39.450 --> 00:01:44.370 Załóżmy, że zaczynamy z główką miozyny w takiej pozycji. 00:01:44.370 --> 00:01:48.650 Tutaj mamy pozwijany ogon tego białka, 00:01:48.650 --> 00:01:50.480 który przyłącza je do innych jednostek strukturalnych, 00:01:50.480 --> 00:01:53.580 o których jeszcze powiem dokładniej. Na razie główka miozyny 00:01:53.580 --> 00:01:56.490 jest w tej pozycji i nic się nie dzieje. 00:01:56.490 --> 00:02:01.990 Teraz pojawia się cząsteczka ATP, która przyłącza się do główki miozyny, 00:02:01.990 --> 00:02:05.940 czyli do białka enzymatycznego o charakterze ATPazy. 00:02:05.940 --> 00:02:09.210 Narysuję trochę ATP. 00:02:09.210 --> 00:02:12.820 Pojawia się ATP i przyłącza do tej główki miozyny. 00:02:12.820 --> 00:02:14.850 Cząsteczka ATP nie jest taka duża 00:02:14.850 --> 00:02:16.940 w porównaniu z białkiem, to tylko 00:02:16.940 --> 00:02:18.240 schematyczny rysunek. 00:02:18.240 --> 00:02:24.120 Kiedy ATP przyłączy się do właściwego miejsca 00:02:24.120 --> 00:02:28.400 na główce tego białka enzymatycznego, główka odrywa się od aktyny. 00:02:28.400 --> 00:02:31.520 Zapiszę to. 00:02:31.520 --> 00:02:44.560 Cząsteczka ATP przyłącza się do główki miozyny, 00:02:44.560 --> 00:02:58.390 co powoduje odłączenie się miozyny od aktyny. 00:02:58.390 --> 00:02:59.720 To pierwszy etap procesu. 00:02:59.720 --> 00:03:03.050 Zaczęliśmy z główką miozyny dotykająca do aktyny, 00:03:03.050 --> 00:03:05.570 pojawiło się ATP i główka miozyny została uwolniona. 00:03:05.570 --> 00:03:09.570 Następny etap - po pierwszym etapie - będzie wyglądał 00:03:09.570 --> 00:03:10.815 mniej więcej tak - staram się narysować 00:03:10.815 --> 00:03:11.990 miozynę w tym samym miejscu. 00:03:11.990 --> 00:03:13.300 Po pierwszym etapie główka miozyny 00:03:13.300 --> 00:03:14.810 położona jest w ten sposób. 00:03:14.810 --> 00:03:16.060 Główka uwolniła się. 00:03:16.060 --> 00:03:19.910 Zamaluje ją na biało. 00:03:19.910 --> 00:03:25.160 Teraz wygląda w ten sposób. Cząsteczka ATP 00:03:25.160 --> 00:03:26.870 jest ciągle przyłączona do główki. 00:03:26.870 --> 00:03:28.970 Wiem, że to może być skomplikowane, kiedy rysuję jedną 00:03:28.970 --> 00:03:30.450 rzecz na drugiej, ale mamy tutaj 00:03:30.450 --> 00:03:31.610 przyłączone ATP. 00:03:31.610 --> 00:03:35.320 Następny etap to hydroliza ATP. Reszta fosforanowa 00:03:35.320 --> 00:03:36.430 zostaje odłączona. 00:03:36.430 --> 00:03:39.330 Miozyna należy do ATPaz, więc hydroliza 00:03:39.330 --> 00:03:40.320 jest tym, czym się zajmuje. 00:03:40.320 --> 00:03:41.570 Zapiszę to. 00:03:41.570 --> 00:03:54.250 Etap drugi - ATP rozpada się na ADP i resztę fosforanową. 00:03:54.250 --> 00:03:58.670 Ta reakcja zapewnia energię, która umożliwia przejście 00:03:58.670 --> 00:04:03.030 miozyny w rodzaj stanu wzbudzenia. 00:04:03.030 --> 00:04:05.370 Narysuję drugi etap. 00:04:05.370 --> 00:04:08.310 ATP ulega hydrolizie, 00:04:08.310 --> 00:04:09.250 co prowadzi do uwolnienia energii. 00:04:09.250 --> 00:04:13.500 ATP to w końcu waluta energetyczna 00:04:13.500 --> 00:04:17.290 układów biologicznych. Zostaje uwolniona energia. 00:04:17.290 --> 00:04:19.579 Zaznaczam to jako iskierkę albo wybuch, 00:04:19.579 --> 00:04:23.010 ale możecie sobie wyobrazić, że ta energia zmienia strukturę -- 00:04:23.010 --> 00:04:26.540 energia skłania miozynę do przejścia w stan, 00:04:26.540 --> 00:04:29.750 który umożliwi jej "kroczenie" po aktynie. 00:04:29.750 --> 00:04:36.500 W etapie drugim dopisuję uwolniona energię. 00:04:36.500 --> 00:04:44.500 Możemy powiedzieć, że ta energia "naciąga spust" miozyny, 00:04:44.500 --> 00:04:47.410 wzbudza to białko enzymatyczne. 00:04:47.410 --> 00:04:50.940 Możecie sobie wyobrazić, że dzięki tej energii miozyna naciąga się jak sprężyna. 00:04:50.940 --> 00:04:57.650 Skręca ją do wysokoenergetycznej konformacji, 00:04:57.650 --> 00:05:01.820 czyli struktury, kształtu białka. 00:05:01.820 --> 00:05:05.970 Etap drugi -- reszta fosforanowa odłącza się 00:05:05.970 --> 00:05:08.830 od cząsteczki ATP, powstaje cząsteczka ADP, 00:05:08.830 --> 00:05:09.950 a reszta fosforanowa ciągle przyłączona jest do główki miozyny. 00:05:09.950 --> 00:05:12.770 Powstaje ADP i uwalnia się energia, która 00:05:12.770 --> 00:05:16.420 zmienia konformację, czyli przestrzenna strukturę białka, 00:05:16.420 --> 00:05:19.230 które zajmuje taką pozycję. 00:05:19.230 --> 00:05:23.545 W ten sposób wyglądało to na końcu drugiego etapu. 00:05:23.545 --> 00:05:27.490 Postaram się narysować to poprawnie. 00:05:27.490 --> 00:05:29.130 Na końcu drugiego etapu 00:05:29.130 --> 00:05:30.380 mogło to wyglądać tak. 00:05:30.380 --> 00:05:36.860 Staram się, jak mogę. 00:05:36.860 --> 00:05:39.930 Na końcu drugiego etapu, miozyna 00:05:39.930 --> 00:05:40.560 wyglądała w ten sposób. 00:05:40.560 --> 00:05:42.260 To jej naciągnięta pozycja. 00:05:42.260 --> 00:05:43.670 Miozyna ma teraz dużo energii. 00:05:43.670 --> 00:05:46.620 Jest naciągnięta w tej pozycji 00:05:46.620 --> 00:05:49.500 i ciągle ma przyłączoną cząsteczkę ADP. 00:05:49.500 --> 00:05:52.810 Tutaj mamy naszą adenozynę 00:05:52.810 --> 00:05:56.780 z przyłączonymi dwiema resztami fosforanowymi, czyli ADP. 00:05:56.780 --> 00:06:00.560 Mamy też ciągle wolną resztę fosforanową. 00:06:00.560 --> 00:06:04.490 Kiedy ta reszta fosforanowa uwalnia się --zapiszę to 00:06:04.490 --> 00:06:06.040 jako etap trzeci. 00:06:06.040 --> 00:06:08.380 Kiedy zaczynaliśmy, to główka miozyny siedziała tutaj. 00:06:08.380 --> 00:06:12.190 W pierwszym etapie do główki wiąże się ATP -- właściwie 00:06:12.190 --> 00:06:16.440 pod koniec pierwszego etapu. To powoduje uwolnienie 00:06:16.440 --> 00:06:17.880 główki miozyny. 00:06:17.880 --> 00:06:22.060 Potem mamy drugi etap, 00:06:22.060 --> 00:06:25.470 podczas którego ATP hydrolizuje na ADP i resztę fosforanową. 00:06:25.470 --> 00:06:29.850 To powoduje uwolnienie energii, która pozwala 00:06:29.850 --> 00:06:33.230 na zmianę konformacji miozyny i prowadzi do 00:06:33.230 --> 00:06:37.620 jej naciągnięcia i przyłączenia do kolejnego 00:06:37.620 --> 00:06:39.480 szczebelka filamentu (włókna) aktynowego. 00:06:39.480 --> 00:06:42.965 Teraz miozyna ma wysokoenergetyczną konformację. 00:06:42.965 --> 00:06:47.160 Zapiszę to. 00:06:47.160 --> 00:06:49.700 W etapie trzecim reszta fosforanowa odłącza się. 00:06:49.700 --> 00:06:57.750 Odłącza się od miozyny. 00:06:57.750 --> 00:07:01.980 Reszta fosforanowa odłącza się od główki miozyny. 00:07:01.980 --> 00:07:03.170 To etap trzeci. 00:07:03.170 --> 00:07:05.260 Reszta fosforanowa zostaje odłączona. 00:07:05.260 --> 00:07:08.320 A to powoduje uwolnienie energii naciągniętej główki 00:07:08.320 --> 00:07:14.150 miozyny, która popycha 00:07:14.150 --> 00:07:16.290 włókno aktyny. 00:07:16.290 --> 00:07:18.730 To trochę jak praca tłoków w silniku. 00:07:18.730 --> 00:07:21.070 To właśnie zmiana położenia główki miozyny powoduje ruch. 00:07:21.070 --> 00:07:23.390 Kiedy reszta fosforanowa odłącza się od główki miozyny -- 00:07:23.390 --> 00:07:25.470 wcześniej odłącza się 00:07:25.470 --> 00:07:27.430 podczas hydrolizy ATP, co wyzwala energię 00:07:27.430 --> 00:07:30.030 i naciąga główkę miozyny. 00:07:30.030 --> 00:07:32.925 Kiedy reszta fosforanowa odłącza się od główki miozyny, naciągnięcie puszcza. 00:07:32.925 --> 00:07:41.090 Naciągnięcie puszcza. 00:07:41.090 --> 00:07:43.430 Wracająca do poprzedniej pozycji główka miozyny popycha włókno aktyny. 00:07:43.430 --> 00:07:49.930 Popycha włókno aktyny. 00:07:49.930 --> 00:07:51.720 Analogicznie do tłoków w silniku. 00:07:51.720 --> 00:07:53.750 W ten sposób powstaje energia mechaniczna. 00:07:53.750 --> 00:07:56.130 Zależnie od tego, które z białek uważamy za nieruchome -- 00:07:56.130 --> 00:07:58.930 jeśli aktyna pozostaje nieruchoma, to miozyna i wszystko, co jest do niej przyłączone, 00:07:58.930 --> 00:08:00.360 porusza się po aktynie w lewo. 00:08:00.360 --> 00:08:04.530 Jeśli to miozyna jest nieruchoma, to aktyna i wszystko, 00:08:04.530 --> 00:08:07.190 co jest z nią związane, będzie poruszać się 00:08:07.190 --> 00:08:07.900 w prawo. 00:08:07.900 --> 00:08:09.540 To właśnie podstawa 00:08:09.540 --> 00:08:10.950 skurczu mięśni. 00:08:10.950 --> 00:08:16.295 W etapie czwartym dochodzi do uwolnienia ADP. 00:08:16.295 --> 00:08:21.170 Odłączenie ADP. 00:08:21.170 --> 00:08:25.960 Główka miozyny jest teraz w takiej pozycji jak na początku etapu pierwszego, 00:08:25.960 --> 00:08:29.260 ale przesunęła się o jeden szczebelek w lewo wzdłuż 00:08:29.260 --> 00:08:31.890 filamentu aktyny. 00:08:31.890 --> 00:08:33.530 Według mnie to zdumiewające. 00:08:33.530 --> 00:08:38.000 Możemy zobaczyć w jaki sposób energia ATP jest wykorzystywana -- 00:08:38.000 --> 00:08:47.570 Widzimy przejście od energii chemicznej wiązań ATP 00:08:47.570 --> 00:08:48.820 do energii mechanicznej. 00:08:48.820 --> 00:08:53.060 Do energii mechanicznej. 00:08:53.060 --> 00:08:55.080 Dla mnie to niezwykłe, bo kiedy pierwszy raz uczyłem się 00:08:55.080 --> 00:08:58.640 o ATP -- mówiło się, że ATP jest wykorzystywane do wszystkich procesów 00:08:58.640 --> 00:08:59.650 w komórce i do skurczu mięśni. 00:08:59.650 --> 00:09:02.350 Ale jak przejść od energii wiązań chemicznych 00:09:02.350 --> 00:09:04.850 do rzeczywistego kurczenia się mięśni? Do tego, 00:09:04.850 --> 00:09:07.010 co obserwujemy codziennie jako energię mechaniczną? 00:09:07.010 --> 00:09:09.390 Wszystko to dzieje się tutaj. 00:09:09.390 --> 00:09:12.140 To jest właśnie proces, który tu zachodzi. 00:09:12.140 --> 00:09:14.110 Zastanawiacie się pewnie, w jaki sposób miozyna 00:09:14.110 --> 00:09:15.290 zmienia swój kształt? 00:09:15.290 --> 00:09:17.320 Pamiętajcie, że białka mogą zmieniać swój kształt 00:09:17.320 --> 00:09:19.240 w zależności od tego, jakie inne związki 00:09:19.240 --> 00:09:20.260 są do nich przyłączone. 00:09:20.260 --> 00:09:23.810 Niektóre struktury - konformacje białek- są bardziej energetyczne 00:09:23.810 --> 00:09:26.610 niż inne, a ich energia może zostać uwolniona 00:09:26.610 --> 00:09:29.440 i doprowadzić do przepchnięcia innego białka. 00:09:29.440 --> 00:09:30.920 I to właśnie uważam za fascynujące. 00:09:30.920 --> 00:09:34.100 Na podstawie zależności między aktyną i miozyną 00:09:34.100 --> 00:09:37.930 będziemy mogli zrozumieć, jak pracują nasze mięśnie.