Миозиновые головки

Рис. 18.20. Схема сокращения саркомера. Актиновые нити скользят вдоль нитей миозина. На толстых мио-филаментах показаны миозиновые головки. (Объяснения см. в тексте.)

Из рисунка 11-12 видно, что миозиновые головки, расположенные по разные стороны от центральной голой области толстого филамента, смотрят в противоположных направлениях. Так как головки должны взаимодействовать с тонкими филаментами в зоне перекрывания, сами тонкие филаменты с одной и с другой стороны саркомера должны иметь противоположную полярность. Это действительно удалось продемонстрировать, присоединяя миозиновые головки к актиновым филаментам. отходящим в обе стороны от изолированных Z-дисков все миозиновые стрелы были направлены прочь от Z-диска. Таким образом, плюс-концы каждого актинового филамента закреплены в Z-диске, а минус-концы направлены в сторону толстых филаментов (рис. 11-15). [c.262]

Сокращение и расслабление скелетных мышц регулируется концентрацией Са в цитозоле. В состоянии покоя концентрация Са в мышце обьгано очень низка. При стимуляции мышечного волокна импульсами двигательного нерва Са высвобЬждается из поперечных мембранных трубочек мышечной клетки. Этот высвободившийся Са связывается со сложным регуляторным белком тропонином, молекулы которого присоединены через определенные промежутки к тонким нитям. Молекулы тропонина играют роль триггера, т. е. пускового механизма, Они претерпевают конформационное изменение, которое оказывает влияние на миозиновые головки в толстых нитях. В них возбуждается АТРазная активность и таким образом инициируется сокращение. Тропонин остается активным до тех пор, пока в цитозоле мышечного волокна присутствует Са . Расслабление мышцы происходит после того, как нервные импульсы перестают к ней поступать и Са за счет действия находящейся в мембране АТРазы, выполняющей роль кальциевого насоса, переносится из саркоплазмы в цистерны саркоплазматического ретикулума. Таким образом, АТР необходим не только для сокращения мышц, но и для их расслабления. Позже мы уви- [c.423]

Читатель может и сам поразмыслить, какая механика нужна для того, чтобы расщепить АТР и произвести сокращение. При этом небесполезно взглянуть и на структуру самого АТР. Прежде всего обратите внимание на то, что три-фосфатная группа содержит много отрицательных зарядов, взаимно отталкивающих друг друга. Представьте далее, что должно произойти, когда молекула АТР вытеснит ADP и Pi из связанной с актином миозиновой головки. При этом может нарушиться связь белок—белок вероятнее всего в какой-то определенной точке а поверхности их контакта индуцируется электростатическое отталкивание. Подумайте об образовании АТР в процессе окислительного фосфорилирования и о возможной роли протонов в синтезе АТР (разд. Д, 9,в). Не могут ли протоны оказать какое-то влияние на белок, окружающий молекулу АТР, в обратном процессе Подумайте о действии Mg +, связанного в комплексе с полифосфатной группой АТР, а также о том, что может случиться, если с соседней группой белка свяжется ион Са . Примите во внимание данные о возможном фосфорилировании боковых цепей белка на промежуточных стадиях процесса. Что произойдет, если будет фосфорилирована боковая цепь гистидина, связанная водородной связью с пептидным остовом в концевом участке спирали Автор этой книги не смог соединить все эти соображения в цельный механизм работы мышцы, но, может быть, кому-то из читателей удастся это сделать [c.418]

Если полностью удалить регуляторные белки из актиновых фибрилл, то сокращение будет продолжаться до тех пор, пока не истощится запас АТР. В присутствии же регуляторных белков и в отсутствие кальция блокируется как сокращение, так и гидролиз АТР. Рабочая гипотеза, объясняющая функционирование этой системы [93, 94], постулирует, что вытянутые палочки тропомиозина входят в бороздки между актином и миозиновыми головками [92]. На рис. 4-24 схематически представлена структура комплекса актомиозин-тропомиозин (вид сверху). Головка (S1) молекулы миозина присоединена к одной из субъединиц актина. В покоящейся мышце тропомиозин присоединен к актину около того места, с которым связан S 1-участок миозина. В результате палочка тропомиозина блокирует присоединение Sl-поперечных мостиков миозина к актину и предотвращает стимулируемый актином гидролиз АТР. Молекула тропомиозина, длина которой составляет 41 нм, контактирует одновременно с семью субъединицами актина [95]. Таким образом, комплекс тропомиозин — тропонин синхронно контролирует работу семи субъединиц актина. [c.325]

Схема механизма сокращения следующая. Там, где актиновые и миозиновые миофиламенты перекрываются, миозиновые головки как крючки зацепляются за соседние Р-актиновые нити, образуя с ними поперечные мостики. Эти мостики загибаются, как пальцы, в одном направлении, протаскивая актиновые миофиламенты вдоль миозиновых. Затем головки отделяются от актина, распрямляются, соединяются с новыми его участками, и цикл повторяется. При сокращении в каждый данный момент времени примерно половина головок тянет , а остальные возвращаются в исходное положение, что обеспечивает плавность процесса. Энергию для него дает АТФ. Молекулы АТФ гидролизуются до АДФ и фосфата под действием АТФазы, содержащейся в миозиновых головках. Происходя- [c.386]

Протеолитический фермент папаин расщепляет молекулу миозина на длинный а-спиральный участок, называемый миозиновым стержнем (или миозиновым хвостом), и две раздельные глобулярные миозиновые головки, называемые также субфрагментами-1 или S1-фрагментами (рис. 11-10). Эти две части молекулы выполняют разные функции - хвост ответствен за самопроизвольную сборку толстых филаментов, а с помощью головок осуществляется движение этих филаментов относительно прилегающих актиновых нитей Вначале мы опишем строение и самосборку хвостов, а затем рассмотрим, каким образом головки создают мышечное усилие. [c.259]

Основной белок тонких нитей - актин. Актин - глобулярный белок с молекулярной массой 42 кДа. Этот белок обладает двумя важнейшими свойствами. Во-первых, проявляет высокую способность к полимеризации с образованием длинных цепей, называемых фибриллярным актином (можно сравнить с нитью бус). Во-вторых, как уже отмечалось, актин может соединяться с миозиновыми головками, что приводит к образованию между тонкими и толстыми нитями поперечных мостиков, или спаек. [c.129]

Модель построена в предположении, что субфрагменты 2 миозина прижаты к стволу нити миозиновые головки условно изображены в виде цилиндрических выступов. Показан фрагмент одного из боковых участков нити, содержащий головки. Центральная часть нити, не содержащая головок ( голая зона ), в рисунок не включена. Пунктиром показан один из трех тяжей спирали, образованной миозиновыми головками. [c.234]

МН — миозиновая нить АН — актиновая нить 1, 2, 3, 4 — последовательные точки контакта миозиновой головки с актиновым центром. На рисунке показано состояние мостика с контактами в точках 2 и 3 (стрелками указано направление сил, действующих со стороны мостика на актиновую и миозиновую нити) [c.250]

Как видно из рисунка, субфрагмент 1 представляет собой массивный моторный домен, содержащий центры связывания актина и АТФ, от которого отходит вытянутая, слегка изогнутая рукоятка мотора. Основу рукоятки составляет длинная (и 8,5 нм) а-спираль, идущая к С-концу субфрагмента 1, стабилизируемая охватывающими ее последовательно существенной и регуляторной легкими цепями. Центр связывания с актином и нуклеотид-связывающий центр представляют собой глубокие вытянутые карманы , расположенные на противоположных сторонах моторного домена на расстоянии 4 нм друг от друга. Обширный нуклеотид-связывающий карман глубиной 1,3 нм, стенки которого сходятся под утлом 40° друг к другу, в модели имеет размеры и 1,5 х 1,3 нм и, по-видимому, соответствует открытой конформации активного центра в отсутствие нуклеотида. Связывание АТФ должно приводить к захлопыванию кармана, что в случае фиксированного положения актин-связывающего участка на актине может вызывать перемещение С-конца миозиновой головки на расстояние не менее 5 нм. [c.255]

Как связывание с актиновыми филаментами, так и гидролиз АТР осуществляют глобулярные миозиновые головки. Изолированные го- [c.261]

Мышца сокращается в результате взаимодействия головок миозина с прилегающими к ним актиновыми филаментами. В ходе этого взаимодействия миозиновые головки гидролизуют АТР. Г идролиз АТР и последующая диссоциация прочно связанных продуктов гидролиза (ADP и Pf) вызывают упорядоченную серию аллостерических изменений в конформации миозина. В итоге часть освобождающейся энергии превращается в двигательную работу. Общие принципы, лежащие в основе сопряжения гидролиза АТР с направленным перемещением белковых молекул, обсуждаются в разд. 3.4.11. [c.262]

Анализ кинетики гидролиза АТР в процессе мышечного сокращения, данные электронной микроскопии и результаты рентгеноструктурного анализа указывают на вероятную последовательность событий, представленную на рис. 11-16. Свободная головка миозина связывает АТР (состояние 1) и гидролизует его. Этот процесс обратим, так как энергия гидролиза АТР первоначально запасается в напряженной конформации белка (когда ADP и PJ остаются связанными с ним - состояние 2) Переходя поочередно в го или другое из этих состояний, миозиновая головка в результате случайных движений может приблизиться к соседней субъединице актина и слабо связаться с ней это приводит к освобождению Pi, что в свою очередь ведет к прочному связыванию головки с актиновым филаментом (состояние 3). В этом состоянии головка [c.262]

Рис. 11-25. Сборка филаментов немышечного миозина контролируется фосфорилированием его легких цепей Фосфорилирование вызывает два эффекта оно изменяет конформацию миозиновой головки таким образом, что на ней обнажается актин-связывающий участок, и высвобождает миозиновый хвост из липкого кармана на миозиновой головке, тем самым позволяя молекулам миозина объединяться в короткие биполярные филаменты Точно так же ведет себя гладкомышечный миозин

Миозиновые головки шагают по актиновому филаменту в 11.2.12. направлении плюс-конца 262 [c.535]

Цикл образования мостиков — элементарный процесс сокращения мышц. Сокращение происходит в результате скольжения тонких нитей вдоль толстых нитей к центру саркомера I759, 760]. Сила между нитями возникает благодаря поперечным сшивкам, идущим от толстых нитей. Эти сшивки, называемые также миозиновыми головками, представляют собой биохимически активные участки мо- [c.284]

Мышечное сокращение происходит под воздействием двигательного нервного импульса, представляющего собой волну повышенной мембранной проницаемости, распространяющуюся по нервному волокну. Эта волна повышенной проницаемости передается через нерв-но-мышечный синапс на Т-систему саркоплазматической сети и в конечном счете достигает цистерн, содержащих ионы кальция в большой концентрации. В результате значительного повышения проницаемости стенки цистерн (это тоже мембрана ) ионы кальция выходят из цистерн и их концентрация в саркоплазме за очень короткое время (около 3 мс) возрастает примерно в 1000 раз. Ионы кальция, находясь в высокой концентрации, присоединяются к белку тонких нитей - тропонину - и меняют его пространственную форму (конформацию). Изменение конформации тропонина, в свою очередь, приводит к тому, что молекулы тропомиозина смещаются вдоль желобка фибриллярного актина, составляющего основу тонких нитей, и освобождают тот участок актиновых молекул, который предназначен для связывания с миозиновыми головками. В результате этого между миозином и актином (т. е. между толстыми и тонкими нитями) возникает поперечный мостик, расположенный под углом 90°. Поскольку в толстые и тонкие нити входит большое число молекул миозина и актина (около 300 в каждую), то между мышечными нитями образуется довольно большое количество поперечных мостиков, или спаек. На электронной микрофотографии (рис. 15) хорошо видно, что между толстыми и тонкими нитями имеется большое количество поперечно расположенных мостиков. [c.131]

Сокращение мышц происходит в результате скольжения актиновых филаментов вдоль миозиновых. Головки молекул миозина, выступающие по бокам миозиновых филаментов, осуществляют АТР-зависимый цикл, в котором присоединяются к соседним актиновым филаментам, изменяют свою конформацию таким образом, что заставляют актиновые и миозиновые филаменты смещаться относительно Оруг друга, а затем снова отделяются от нитей актина. Эффективной работе этого цикла способствуют специальные вспомогательные белки, которые поддерживают пространственную организацию актиновых и миозиновых филаментов в виде параллельных, частично перекрывающихся пучков с правильной взаимной ориентацией и оптимальным расстоянием между ними. Еще два вспомогательных белка-тропонин и тропомиозин- [c.273]

За счет энергии, выделяющейся при расщеплении АТФ, миозиновая головка, подобно шарниру или веслу лодки, поворачивается и мостик между толстыми и тонкими нитями оказывается под углом 45°, что приводит к скольжению мышечных нитей навстреч> друг другу (рис. 16). [c.132]

Присоединение головки миозина к актину активируется АТФазным центром, при этом АТФ гидролизуется, АДФ и неорганический фосфат покидают активный центр. В результате изменяется конформация миозина возникает напряжение, стремяш,ееся уменьшить угол между головкой и хвостом молекулы миозина. Далее АТФазный центр может присоединить новую молекулу АТФ, в результате чего сродство миозиновой головки к актину уменьшается. Миозин возвращается в исходное состояние, и начинается новый цикл взаимодействия с актином. Необходимо отметить, что каждая головка миозина генерирует очень маленькое тянущее усилие (в несколько пиконьютонов), но сумма этих маленьких усилий может создавать довольно большие напряжения. Сотни миозиновых головок каждой миозиновой нити, втягивая актиновую нить, работают одновременно. Предельное сокращение мышцы развивается в сотые доли секунды (порядка 0,02 с). Сила сокращения зависит от количества миозиновых головок, включенных в работу. [c.481]

А — актиновая нить (глобулы актина не показаны) М — миозиновая нить 1-У1 — последовательные стадии рабочего цикла. Состояние I соответствует ригорному состоянию мостика переход V VI сопровождается генерацией силы ( рабочий ход мостика) двойными стрелками показано направление сил, действующих на толстую и тонкую нити. Конформационные изменения миозиновой головки условно показаны как изменения ее геометрической формы. [c.237]

Молекулярная модель рабочего цикла мостика. На рис. XXV. 23 представлена модель работы мостика, предложенная Реймонтом и др. (1993) на основании проведенной ими расшифровки молекулярной структуры субфрагмента 1 и его комплекса с актином. Исходное состояние — стадия I — соответствует ригорному комплексу в отсутствие нуклеотида. В этом состоянии щель в моторном домене закрыта, а АТФазный центр находится в открытой конформации. П стадия — связывание АТФ — сопровождается открытием щели в моторном домене, что приводит к нарушению стереоспецифического соответствия между контактными участками актина и миозина и диссоциации миозиновой головки. П1 стадия — на свободной головке происходит захлопывание нуклеотид-связывающего кармана и гидролиз АТФ, сопровождающийся переходом миозиновой головки в неравновесную напряженную конформацию, которая на рисунке отражена в изогнутой форме головки. [c.255]

IV стадия — поиск нового актинового центра, первоначальное нестереоспецифиче-ское связывание миозин-продуктного комплекса на одной из глобул актина. V стадия — образование прочной стереоспецифической связи с двумя глобулами актина, сопровождающееся закрытием щели и диссоциацией фосфата. Уход фосфата, в свою очередь, вызывает обратную конформационную перестройку в моторном домене, сопровождающуюся движением С-конца миозиновой головки относительно [c.255]

Каждая молекула актина в составе актинового филамента способна связать одну миозиновую головку. Образующиеся при этом комплексы выдают структурную полярность актиновых филаментов в электронном микроскопе негативно контрастированные препараты гаких филаментов имеют весьма характерный вид каждая миозиновая головка образует боковой выступ, и все множество этих выступов создает впечатление, что на филамент нанизаны наконечники стрел (рис. 11-14) Поскольку миозиновые головки присоединяются к каждой субъединице актина в одинаковой ориентации, такая картина означает, что все актиновые молекулы гоже ориентированы вдоль оси филамента в одном направлении. Таким образом, два конца актинового филамента структурно различаются. Их назвали соответственно минус-концом (или заостренным концом, т. е. тем. к которому направлены острия стрел) и плюс-концом (или оперенным концом, к которому обрашены хвосты стрел). Термины плюс и минус связаны с тем фактом, что разные концы актинового филамента in vitro растут с различной скоростью (разд. 11.20.9). [c.262]

Рис. 11-16. Эта схема показывает, каким образом молекула миозина может использовать энергию гидролиза АТР, чтобы двигаться по актвому филаменту от его минус-конца к плюс-концу. При переходе из состояния 2 в состояние 3 присоединение миозиновой голов-в к актину приводит к тому, что она теряет связанный с ней фосфат и более прочно прикрепляется актиновому филаменту. Вслед за этим форма головки претерпевает пока еще не очень понятные изменения, которые сопровождаются высвобождением ADP и заставляют миозиновую головку подтянуться относительно актинового филамента (рабочий ход) Каждая из пары головок на молекуле миозина работает независимо от другой

На каждые семь мономеров актина в актиновом филаменте приходится только один тропониновый комплекс (рис. 11-18). Судя по данным структурных исследований, в покоящейся мышце связывание тропонина 1 с актином ведет к перемещению тропомиозина на актиновом филаменте в то самое место, с которым в сокращающейся мышце контактируют миозиновые головки, и в результате взаимодействие актина с [c.266]

Две легкие цепи миозина, входящие в состав каждой миозиновой головки (см. рис. 11-9), неодинаковы, и при сокращении гладкомышечных и немышечных клеток фосфорилируется лишь одна из них. Когда она фосфорилирована, головка миозина может взаимодействовать с актиновым филаментом, что приводит к сокращению при дефосфорилировании этой легкой цепи миозиновая головка стремится отделиться от актина, становясь тем самым неактивной. Это фосфорилирование катализируется специальным ферментом - киназоп легких цепей миозина, которая становится активной, лишь связываясь с комплексом Са -кальмодулин (разд. 12.4.3). Таким образом, сокращение [c.269]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология