Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
вы помещает:
он он
ОСВЕЩЕНИЕ
ЛАЗЕРОМ
Рис. 11-3. Блокированный АТР (задача 11-5).
он он
Цитоскелет 197
Время, мин
Рис. 11-4. Напряжение, создающееся в поперечнополосатом мышечном волокне
при различных экспериментальных воздействиях (задача 11-5).
Ряс. 11-5. Напряжение как функция длины саркомера при изометрическом
сокращении (задача 11-6).
его в аппарат, позволяющий измерять напряжение в волокне при его
сокращении. Как показано на рис. 11-4, вы меряете напряжение, возникающее
под влиянием ряда экспериментальных воздействий: удаления АТР путем
разбавления, добавки заблокированного АТР и его активации (расщепления)
лазерным излучением. Полученные результаты приводят вас в замешательство,
так как они сильно отличаются от полученных всеми остальными студентами.
Проверяя протокол вашего эксперимента, вы обнаруживаете, что забыли
добавить в буфер Са2 + . Преподаватель говорит вам, что на самом деле ваш
эксперимент может служить хорошим контролем для остальной группы, но
чтобы получить зачет, вам следует ответить на несколько вопросов и
показать понимание предмета.
A. Почему АТР в омывающем буфере не вызывал сокращения мышечного
волокна?
Б. Почему при последующем удалении АТР возникло напряжение? Почему это
напряжение развивалось так постепенно? (Если бы нашим мышцам для каждого
акта сокращения требовалось по целой минуте, мы все двигались бы очень
медленно.)
B. Почему воздействие лазерным излучением на волокно, содержащее
заблокированный АТР, вызвало расслабление?
11-6 Изменение длины саркомера в процессе сокращения мышцы-это одно из
ключевых наблюдений, на которых строится модель скользящих нитей. С
изменением длины саркомера величина напряжения, создаваемого мышечным
волокном, также меняется согласно этой модели. Соотношение между длиной
саркомера и напряжением, развиваемым поперечнополосатой мышцей при
изометрическом сокращении, показано в виде диаграммы на рис. 11-5. В этой
мышце длина миозиновых филаментов составляет
1,6 мкм, а длина актиновых тонких филаментов (считая от Z-диска)-
1,0 мкм.
Исходя из модели скользящих филаментов и зная структуру
саркомера, предложите свое объяснение (на молекулярном уровне) связи
между длиной саркомера и создаваемым напряжением на каждом из отрезков
(I, II, III, IV) графика на рис. 11-5.
11-7 В живых организмах постоянно происходит превращение свободной
химической энергии в движение. Сокращение мышц, биение ресничек, ток
цитоплазмы, деление клеток и активный транспорт-все это примеры
способности клеток переводить свободную химическую энергию в механическую
работу. Во всех этих случаях белковый "мотор" использует освобождаемую в
химической реакции свободную энергию для перемещения связанной с ним
моле-
198 Глава 11
Рис. 11-6. Превращение свободной химической энергии в механическую работу
(задача 11-7). А. Скольжение актиновых филаментов относительно
миозиновых. Б. Активный транспорт Са2+ из клетки во внешнее пространство.
Стрелки в каждом цикле нарисованы лишь в одном направлении-в соответствии
с прямой реакцией (нормальная работа). Стадии фос-форилирования и
дефосфорилиро-вания в цикле активного транспорта катализируются
ферментами, которые на схеме не изображены.
А. СКОЛЬЗЯЩИЙ ФИЛАМЕНТ Б. АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ
кулы (лиганда) в определенном направлении. Анализ превращений свободной
энергии в некоторых (наиболее изученных) биологических системах позволяет
предположить, что они происходят в соответствии со следующими принципами.
1. Для превращения свободной химической энергии в механическую
работу используется цикл реакций.
2. На некотором этапе цикла лиганд прочно связывается с белковым
"мотором".
3. На каком-то этапе цикла "мотор" претерпевает крупное кон-
формационное изменение, в результате чего и происходит физическое
перемещение лиганда.
4. На каком-то этапе цикла константа связывания лиганда сильно
уменьшается, что позволяет лиганду отделиться от "мотора". Эти принципы
иллюстрируются двумя примерами превращения свободной энергии, которые
показаны на рис. 11-6: 1) скольжение относительно друг друга актиновых и
миозиновых филаментов
и 2) активный транспорт Са2+ из клетки, где его концентрации у
низка, во внешнюю среду, где его концентрация высока. Прв рассмотрении
этих циклов хорошо выявляются принципы превращения свободной энергии.
A. Каков источник свободной химической энергии для осущест влении этих
циклов и какая в каждом цикле совершается механическаи работа?
Б. Что является в каждом из циклов тем лигандом, который прочно
связывается, а потом освобождается? Укажите этапы, где лигащ прочно
связан.
B. Какие конформационные изменения в белке-"моторе" создаю! "рабочий
ход", а какие-"возвратный ход" в каждом цикле?
Актиновые филаменты и клеточный кортекс (МБК 11.2)
11-8 Заполните пропуски в следующих утверждениях.
A. Густая сеть актиновых филаментов и связанных с ними белков,
