1 Белки в действии 2 3
06_lecture_proteins_in_acton_2011.ppt
- Размер: 10.7 Мб
- Автор:
- Количество слайдов: 44
Описание презентации 1 Белки в действии 2 3 по слайдам
1 Белки в действии
3 Структурная (строительная)Белки входят в состав всех клеточных органелл, цитоплазмы, мембран коллаген, белки плазмы кровии межклеточного вещества:
4 Актиновая кора (область, расположенная под плазматической мембраной) и компоненты внеклеточного матрикса – – прочные коллагены, сетчатые адгезивные белки и протеогликаны (основное вещество).
5 Фибронектин и ламинин, компоненты внеклеточного матрикса
6 Взаимодействие клетки с внеклеточным матриксом (через интегрин)
7 У У фибриллярных белков структурная функция – главная Коллаген Кератин Фиброин
8 Внутри клетки: цитоскелет NB!!! Компоненты цитоскелета – не фибриллярные белки! (но об этом позже)
9 Вне клетки: кератин Прямой волос Курчавый
10 Фиброин – белок шелка и паутины
11 Коллаген – структурный белок кожи и хрящей
12 Волокна коллагена и и эластина в межклеточном веществе подкожной соединительной ткани Фибробласты Коллагеновое волокно Эластиновое волокно Макрофаг
13 Энергия химических связей механическа я энергия Актин Миозин Кинезин Шагающи й белок. Работа мышц Внутриклеточн ый транспорт
14 Двигательные белки • Актино-миозиновая система подвижности (мышечное сокращение и др. ) • Динеино-тубулиновая система подвижности (в микротрубочках) • Белковое обеспечение бактериальной подвижности (жгутики) • Двигательная система бактериофагов
15 Строение миофибрилл
17 Уровни организации скелетной мышцы А B. Миофибрилла С. Строение саркомера. А. Мышечное волокно
19 Модель «скользящих нитей» Глобулярные головки миозина (хвосты, спирально закручивающиеся друг отн-но друга, не показаны)
20 Строение миозина
27 Белки цитоскелета
28 Компоненты цитоскелета
29 Компоненты цитоскелета
30 Белки микротрубочек (МТ) тубулин белки, ассоциированные с МТ (МАР 1, МАР 2, МАР 3, тау и др. ) белки-транслокаторы (динеин, кинезин, динамин). МТ образуют: веретено деления (ахроматиновую фигуру) в митозе и в мейозе, аксонему (центральную структуру) подвижных ресничек и жгутиков, стенку центриолей и базальных телец. МТ отводится важная, если не ключевая, роль в клеточном морфогенезе и в некоторых видах клеточной подвижности. МТ – диаметр около 25 нм, длина до нескольких десятков микрометров; толщина их стенок – около 6 нм.
31 Тубулин • Тубулин – это глобулярный белок, существующий в виде димера α- и β-субъединиц с М~55 к. Да. • Каждая субъединица содержит около 450 аминокислот , и АКП субъединиц гомологичны другу примерно на 40%. • Тубулин – GTP -связывающий белок, причем β-субъединица содержит лабильно связанную молекулу GTP или GDP , способную обмениваться с GTP в растворе, а α-субъединица – прочно связанную молекулу GTP.
32 Строение микротрубочек • МТ имеет форму полого цилиндра, стенка которого состоит из линейных цепочек тубулиновых димеров, так называемых протофиламентов. В протофиламентах α-субъединица предыдущего димера соединена с β-субъединицей следующего. Димеры в соседних протофиламентах смещены друг относительно друга, образуя спиральные ряды.
33 Полимеризация тубулина Тубулин способен к спонтанной полимеризации in vitro. Такая полимеризация возможна при физиологических температурах и благоприятных ионных условиях (отсутствие ионов Ca 2+) и требует наличия двух факторов: высокой концентрации тубулина и присутствия GTP. Полимеризация сопровождается гидролизом GTP , и тубулин в составе МТ остается связанным с GDP , а неорганический фосфат выходит в раствор. Полимеризация тубулина состоит из двух фаз: нуклеации и элонгации. При нуклеации происходит формирование затравок, а при элонгации – их удлинение с образованием МТ. Противоположные концы МТ различаются по скоростям роста. Быстрорастущий конец принято называть плюс-концом, а медленнорастущий – минус-концом МТ. В клетке (-)-концы МТ, как правило, ассоциированы с центросомой, а (+)-концы направлены к периферии и нередко доходят до самого края клетки. Полимеризацию и деполимеризацию МТ индуцируют изменениями температуры, ионных условий или использованием специальных химических агентов. Среди веществ, вызывающих необратимую разборку, широко используются индольные алкалоиды (колхицин, винбластин, винкристин и др. ).
34 Динамическая нестабильность МТ При постоянном количестве полимера происходит спонтанный рост или укорочение отдельных МТ вплоть до полного их исчезновения. Из-за запаздывания гидролиза GTP по отношению к встраиванию тубулина на конце МТ, находящейся в процессе роста, формируется GTP -кэп, состоящий из 9 -18 молекул GTP -тубулина. GTP -кэп стабилизирует конец МТ и способствует ее дальнейшему росту. Если же скорость включения новых гетеродимеров оказывается меньше скорости гидролиза GTP или в случае механического разрыва МТ, образуется конец, лишенный GTP -кэпа. Такой конец обладает пониженным сродством к новым молекулам тубулина; он начинает разбираться. tredmilling
35 БЕЛКИ, АССОЦИИРОВАННЫЕ С МИКРОТРУБОЧКАМИ (МАР) • Структурные МАР. Общее свойство – перманентная ассоциация с МТ; связываются с С-концевой частью тубулина. МАР 1, МАР 2, Тау, МАР U и др. • МАР способны стимулировать инициацию и элонгацию и стабилизировать готовые МТ; сшивать МТ в пучки. • Три основные функции структурных МАР: регуляция динамики МТ, клеточный морфогенез и участие во взаимодействии МТ с другими внутриклеточными структурами. • Белки-транслокаторы. Отличительная особенность – свойство преобразовывать энергию АТР в механическое усилие, способное перемещать частицы вдоль МТ или МТ вдоль субстрата. Соответственно транслокаторы являются механохимическими АТР-азами и их АТР-азная активность стимулируется МТ. В отличие от структурных МАР, транслокаторы ассоциированы в МТ только в момент АТР-зависимого перемещения.
36 Молекулярные двигатели • Миозин Кинезины – движутся по микротрубочкам в направлении (+)-конца (т. е от центросомы к клеточной периферии) Динеины – перемещаются к (-)-концу микротрубочек
37 Белки-транслокаторы
38 Белки-транслокаторы
39 Модель образования кинезинового поперечного мостика между органеллами и микротрубочками АТФ-азный головной домен молекулы кинезина действует как двигатель, обеспечивающий движение органеллы по микротрубочке.
40 Перемещение кинезина по микротрубочке
41 Реснички и центриоли состоят из микротрубочек • Кинезин из мозга крупного рогатого скота имеет М~380 к. Да и представляет собой тетрамер двух легких (62 к. Да) и двух тяжелых (120 к. Да) полипептидных цепей. Молекула кинезина имеет форму сте p жня диаметром 2 -4 нм и длиной 80 -100 нм с двумя глобулярными головками на одном конце и веерообразным расширением на другом. В середине стержня находится шарнирный участок. N -Концевой фрагмент тяжелой цепи размером около 50 к. Да, обладающий механохимической активностью, называется моторным доменом кинезина. • Динеин – высокомолекулярный белок, состоящий из различных комбинаций α-, β- и γ-тяжелых цепей с молекулярной массой более 400 к. Да и набора промежуточных и легких цепей с М от 10 до 80 к. Да. В зависимости от количества тяжелых цепей на молекулу динеина различают одно-, двух- и трехголовые динеины. • Динамин – М 100 к. Да, обладает GTP -азной активность, которая стимулируется при добавлении МТ. При добавлении динамина к МТ происходит образование гексагонально упакованных пучков. Синдром Картагенера
43 «Мотор» жгутиков
44 Жгутик – белковое обеспечение вращения