-
V tomto videu se pokusím vysvětlit,
-
jak dvě bílkoviny spolu s ATP mohou vzájemně reagovat,
-
aby vyprodukovaly mechanický pohyb.
-
A důvod, proč se o to budu snažit, je i to,
-
že se vyskytuje i mimo svalové buňky.
-
Ale tohle bude první video
o podstatě fungování svalové buňky
-
a pak budeme mluvit o tom,
jak nervy stimulují svaly k práci.
-
Ale to všechno bude navazovat na toto video.
-
Takže, zkopíroval a vložil jsem sem
dva obrázky proteinů z Wikipedie.
-
Tohle je myosin.
-
Vlastně je to myosin II, protože se skládá
ze dvou vláken myosinového proteinu.
-
Jsou vzájemně propleteny, takže vytváří
velmi komplexně vyhlížející bílkovinu
-
nebo enzym – říkejte tomu jak chcete.
-
Řeknu vám, proč se nazývá enzym.
-
Protože pomáhá přeměně
ATP na ADP a fosfátovou skupinu,
-
a proto se nazývá ATPáza.
-
Je to podtřída ATPázových enzymů.
-
Toto zde napravo je aktin.
-
V tomto videu uvidíme,
jak myosin používá ATP k tomu,
-
aby se posunul po aktinu,
téměř jakoby šplhal po provaze
-
A to vytváří mechanickou energii.
-
Nakreslím to.
-
Nakreslím to na tento aktin, tady.
-
Řekněme, že máme jednu
z těchto myosinových hlavic.
-
Takže když řeknu "myosinová hlavice",
mám na mysli toto přesně tady.
-
Tyto dvě hlavice zakončují řetězce,
které se proplétají kolem dokola.
-
Tady je ten druhý řetězec
obtáčející se tímto způsobem.
-
Budeme se zaobírat pouze
jednou myosinovou hlavicí.
-
Řekněme, že je v téhle pozici.
-
Jakpak to nakreslím...
-
Řekněme, že začíná v pozici,
která vypadá asi takhle...
-
A toto je kousek krčku a násady,
který se připojuje k některé další struktuře.
-
Budeme o tom mluvit podrobněji, ale nyní...
-
Tohle je myosinová hlavice,
-
ve výchozí pozici nedělá nic.
-
ATP se může navázat na tuto myosinovou hlavici,
-
na tento enzym, protein, ATPázu.
-
Nakreslím nějaké ATP.
-
Takže ATP přijde, naváže se tady na tu věc.
-
Ve skutečnosti nebude tak velké v porovnání
s proteinem, ale chci vám dát nějakou představu.
-
Jakmile se ATP naváže na
specifické místo na myosinu,
-
ten se odpojí od aktinu.
-
Napíšu to.
-
Za prvé: ATP se váže na myosinovou hlavici,
-
což způsobí to, že se myosin ihned uvolní od aktinu.
-
Tak to je první krok.
-
Začlo to tím, že se myosin dotýkal aktinu,
-
přišlo ATP, a jejich vazbu uvolnilo.
-
V dalším kroku, to bude vypadat asi takto.
-
Chci nakreslit na stejném místě...
-
Bude to uvolněno.
-
Uvolní se.
-
Tak teď vypadá asi takto...
-
A ATP je k tomu stále připojeno.
-
Já vím, že to může být poněkud zamotané,
když stále píši to stejné dokola...
-
Ale ATP je stále připojené.
-
Nyní další krok – ATP se hydrolyzuje,
čímž z něj získáme fosfát.
-
To je to, co dělá enzym ATPáza.
-
Napíšu to.
-
Takže, krok dvě...
počkejte, trochu sjedu dolů.
-
ATP se mění na ADP plus fosfátová skupina.
-
Tento proces uvolní energii, která nakopne mysoin
-
do poměrně vysokého energetického stavu.
-
Pojďme na druhý krok.
-
Tato věc – hydrolyzuje se.
-
Uvolní energii.
-
Víme, že ATP je energetická měna
biologických systémů.
-
A tak uvolňuje energii.
-
Kreslím to jako malou jiskru nebo výbuch,
-
ale vy si představte, že se mění celá konformace,
-
že to jakoby natahuje pružinu tohoto proteinu, tady,
-
aby se dostal do stavu,
kdy je připraven se šplhat po aktinu.
-
Takže v kroku dvě – plus energie,
a potom tohle –
-
můžete říct, že posouvá enzym myosin
do vyššího energetického uspořádání (konformace).
-
Představte si, jakoby natahoval pružinu.
-
A konformace (uspořádání)
bílkovin znamená jen tvar.
-
Krok dvě – stane se, že fosfátová skupina
-
se odtrhne od zbytku ATP, ale pořád zůstávají u sebe.
-
Vznikne ADP a tato energie mění uspořádání tak,
-
že tento protein se teď uspořádá do pozice,
-
která vypadá asi takto.
-
Takhle to vypadá na konci kroku dvě.
-
Ujistěme se, že to kreslím správně.
-
Tak konec kroku dvě, protein vypadá přibližně takto.
-
Takto je ve své "nakopnuté" pozici.
-
Právě teď má spoustu energie.
-
Právě teď je "napružený".
-
Stále máte ADP.
-
Adenosin a na něm máte
dvě fosfátové skupiny, ADP,
-
a ještě máte jednu fosfátovou skupiny přímo tady.
-
Když se uvolní fosfátová skupina...
-
Napíšu to jako třetí krok.
-
Pamatujete si, když jsme začali, byli jsme tady.
-
ATP se váže v kroku jedna.
-
A na konci kroku jedna způsobí
uvolnění myosinové bílkoviny.
-
Pak po kroku jedna, přirozeně přichází krok dvě.
-
ATP se hydrolyzuje za vzniku ADP a fosfátu.
-
Ten uvolňuje energii
a to umožňuje bílkovině myosinu,
-
aby byla nakopnuta do stavu vysoké energie
-
a napojila se na další příčku
-
našeho aktinového žebříku.
-
Teď jsme ve vysokém energetickém stavu.
-
Napíšu to.
-
Ve třetím kroku se uvolní fosfát.
-
Uvolní se z myosinu.
-
Fosfát je uvolněn z myosinu právě ve třetím kroku.
-
Toto je fosfátová skupina, která se uvolní.
-
Uvolní energii z tohoto
nakopnutého energetického stavu,
-
což má za násladek,
že tento myosinový protein potlačí aktin.
-
To je silný úder, když si představíte motor...
-
To vyvolá mechanický pohyb.
-
Když je fosfátová skupina uvolněna – pamatujte,
-
že původní uvolnění nastane,
-
když přeměníme ATP na ADP a fosfát.
-
Toto ji umístí do polohy napnuté pružiny.
-
Když se fosfát uvolní úplně, uvolní se i tato pružina.
-
Uvolní se i tato pružina.
-
A to tlačí na aktinové vlákno.
-
Tlačí na aktinové vlákno.
-
Můžete to tedy vnímat jako silný úder.
-
Ve skutečnosti vytváříme mechanickou energii.
-
Podle toho, který si představíte jako pevný –
-
pokud vidíte aktin jako pevný,
-
myosin se bude pohybovat doleva.
-
Pokud si představíte myosin jako pevný,
-
aktin se bude pohybovat doprava.
-
Tak či onak.
-
Ale to je místo, kde se prakticky tvoří svalový stah.
-
A pak krok 4 – uvolní se ADP.
-
Uvolní se ADP.
-
A pak jsme přesně tam, kde jsme byli,
než jsme začli s krokem jedna
-
ale jsme o jednu příčku více doleva
-
na molekule aktinu.
-
Podle mě je toto naprosto úžasné.
-
Ve skutečnosti vidíme,
jak může být energie z ATP využita.
-
Vycházíme z chemické energie
nebo vazebné energie v ATP
-
a končíme s mechanickou energií.
-
Mechanickou energií.
-
Pro mě je to úžasné, protože
když jsem se poprvé dozvěděl o ATP...
-
Lidé mi říkali, že díky ATP se v našich
buňkách děje vše, i stahy svalů.
-
No jasně, ale jak z vazebné energie
udělám kontrakci svalu
-
a všechno ostatní,
co využívá mechanickou energii?
-
A to je doopravdy to, jak k tomu všemu dochází.
-
Opravdové jádro celé záležitosti.
-
A pak si řekneš: "Páni, jak to ale
změní ten tvar a všechno?"
-
A musíte mít na paměti,
tyto proteiny v závisloti na tom,
-
co je na ně navázáno
a co na ně navázáno není,
-
změní tvar.
-
A k dosažení některých z těchto
tvarů potřebují více energie.
-
A když to probíhá správně,
tato energie může být uvolněna
-
a tím potlačit jiný protein.
-
A tohle je zkrátka fascinující.
-
A nyní můžeme interakci mezi aktinem a myosinem
použít jako základ pro pochopení,
-
jak svaly vlastně pracují.
Khan Academy
