Миозин и Актин

Как миозин и актин си взаимодействат, за да създадат механична сила.

В това видео искам да разбера

как два протеина могат да взаимодействат
помежду си във връзка с АТФ,

за да произведат механично движение.

А причината, поради която искам
да го направя, е защото макар това се случва

и извън мускулните клетки,
но това е всъщност е

първото видео за това как
наистина работят мускулите.

А след това ще говорим и за това
как нервите всъщност стимулират

мускулите да работят.

Всичко това следва от това видео.

Първо ще копирам и поставя
две изображения, взети от Уикипедия.

Това е миозин.

Това всъщност е миозин ІІ,
защото имаме две

нишки миозинов протеин.

Те са увити една около
друга и както виждаш

това е много сложен белтък или ензим,
можеш да избереш как да го наричаш.

Ще ти разкажа защо
е наречен ензим – защото

всъщност помага за синтеза на АТФ
от АДФ и фосфатни групи.

И затова се означава като АТФ-аза.

Това е подклас на АТФ-азните ензими.

А това тук е актин.

Това, което ще видим
във видеото е как миозинът

основно използва АТФ,
за да се задвижи.

Може да го видиш като актинова
нишка и това е, което

създава механична енергия.

Та нека го нарисувам.

Всъщност ще го нарисувам тук,
това тук е актинът.

Нека кажем, че имаме една
от тези миозинови глави.

И като казвам миозинови глави,
това е една от миозиновите

глави точно тук. Тя е свързана,
тя е навита, тя е оплетена.

Това е другата и тя
се завива в тази посока.

Нека си представим,
че разглеждаме една от

миозиновите глави.

Нека предположим, че
тя е в това положение.

Нека видим колко добре
мога да го нарисувам.

Да кажем, че тя започва
от позиция, изглеждаща така,

и после това е нещо като
опашка, която се свързва с

някои други структури,
ще говорим за това по-подробно,

но това е моята миозинова
глава тук в нейната

начална позиция, без да взаимодейства.

А сега, АТФ може да дойде и да се
свърже с миозиновата глава,

с този ензим, с този
протеин, с тази АТФ-аза.

Нека нарисувам и една
молекула АТФ.

АТФ идва и се свързва
с този приятел тук.

Молекулата на АТФ
няма да е толкова голяма

в сравнение с този протеин,
но това е само за да ти дам представа.

Щом АТФ се свърже
с подходящата страна на този

ензим или протеин, ензимът
се отделя от актина.

Нека го запиша.

1: АТФ се свързва с миозиновата
глава и веднага щом това

се случи, това кара
миозина да отдели актин.

И това е стъпка едно.

Започвам с този приятел тук,
който само докосва актина,

идва АТФ и се случва
освобождаването му.

На следващия етап,
след тази стъпка, ще изглежда

нещо като това, и аз
искам да го нарисувам

на същото място.

След следващата стъпка
ще изглежда като нещо такова.

Ще се освободи,
ще го нарисувам в бяло.

Сега изглежда като нещо
такова и имаме молекула АТФ, която

все още е прикрепена към него.

Знам, че е малко заплетено,
когато аз продължавам

да записвам едно и също,

но АТФ все още е прикрепен към нея.

На следващата стъпка АТФ
хидролизира, и фосфатът

се отделя от нея.

Това е АТФ-азен ензим.

И това прави той.
Нека го запиша.

Стъпка 2: АТФ се превръща в
АДФ + фосфатна група.

А това, което се случи, е, че се
освободи енергия за превръщането

на миозиновия протеин в нещо като
високоенергиен протеин.

Нека направя стъпка две.

Това нещо се хидролизира.

Освобождава енергия.

Ние знаем, че в АТФ е енергията
на биологичните системи.

Така, че при това
се освобождава енергия.

Означавам това като
малка експлозия, но ти

си го представяй като
променяща конформацията,

или като подготвяща
този протеин тук към

състояние на готовност
да се плъзга по миозина.

Така на стъпка две, с добавянето
на енергия, можеш да

кажеш, че той зарежда
миозиновия протеин до

ензим с по-висока енергия.

Може да си го представиш като зареждане
с енергия при опъване на пружина

до конформация
с по-висока енергия.

А конформация на протеин
означава неговата форма.

На стъпка две фосфатната група

е все още прикачена, но се отделя от

молекулата на АТФ.

Така тя става АДФ и енергията променя

конформацията така,
че този протеин сега

изглежда ето така.

Това е мястото, в което
ще приключим със стъпка две.

Нека го направя правилно.

В края на стъпка две ще изглежда

нещо като това.

В края на стъпка две протеинът
изглежда като нещо подобно.

Той е в един вид
заредена позиция.

И притежава много енергия.

Завит е в тази позиция.

Още имаме АДФ.

Все още имаме аденозин и

две фосфатни групи в АДФ,

а тук имаме и още една фосфатна група.

И когато тази фосфатна група
се освободи, нека да запиша,

че това е стъпка три.

Запомни, когато започнахме,
бяхме все още тук.

АТФ се свързва в стъпка 1,
определено се свързва,

в края на стъпка 1, което
кара миозинът да се отдели.

След стъпка 1 естествено
следва стъпка 2!

АТФ се хидролизира до
АДФ фосфат.

При това се освобождава енергия,
която позволява на миозина да

застане в една
високоенергийна позиция

и да премине един вид
на следващия "стол"

в нашата актинова нишка.

Сега сме на по-високо
енергийно ниво.

В стъпка 3 фосфатът се откъсва.
Освобождава се от миозина.

Фосфатът се освобождава
от миозина в стъпка 3.

Това тук е стъпка три.

И това е фосфатна група,
която се освобождава.

И това, което прави, е
да освободи енергията от тази

позиция и това кара
миозиновия протеин

да избута актина.

Това е като енергиен удар...

Това предизвиква механичното
движение.

Когато фосфатната група се откъсне,

дефакто АТФ се превръща
в АДФ и фосфат.

Това го поставя в положение
на заредена пружина един вид.

Когато фосфатът се откъсне,
се освобождава пружината.

Това избутва по дължината
на актиновия белтък.

Всъщност след енергиен удар
създаваме механична енергия.

В зависимост от това как
искаш да го разглеждаш,

ако приемеш, че актинът е фиксиран,
то за каквото и да е захванат,

миозинът ще се движи наляво.

Ако си представиш, че миозинът
е фиксиран, то актинът,

независимо за какво е захванат,
ще се придвижва надясно.

В същата посока.

Точно тук се осъществява
движението на мускула.

В стъпка 4: отделя се АДФ.

Сега сме точно там,
където бяхме преди стъпка 1,

освен че се придвижихме
една стъпка наляво

върху молекулата на актина.

За мен това е наистина
вълнуващ процес.

Всъщност виждаме как
от енергия на АТФ,

това е химична енергия, която
е свързана в АТФ, която преминава

в механична енергия.

Според мен е удивително,
защото хората

казват, че АТФ върши
всичко в клетките ти

и дори съкращава мускулите.

Еха, как от енергията
на химичните връзки се стига

до съкращаване на мускули,
това, което виждаме

всеки ден като
механична енергия?

Всичко това се случва ето тук.

Това е основата на процеса,
който протича тук.

А как тези белтъци
си променят формата?

Трябва да запомниш,
че тези белтъци, според

какво е свързано или не с тях,

променят формата си.

И някои от тези форми
изискват повече енергия,

и ако следваш правилните
стъпки, тази енергия

може да се освободи
и да побутне друг белтък.

Аз намирам това за изумително!

Сега, като знаем за актина и миозина
и техните взаимодействия,

разбираме как работят мускулите.