Самосглобяване на макромолекули. Цитоскелет

Question 1

Макромолекулни комплекси принцип, от какво се поддържат и примери

Answer 1

• разпознават се въз основа на пространствено сродство и повърхностен заряд
• поддържат се от йонни, водородни, Вандерваалсови, хидрофобни сили
• между НК, белтъци, белтъци и НК, белтъци и липиди

Question 2

Свързване между НК принципи

Answer 2

• комплементарно свързване на нуклеотиди - репликация, транскрипция
• денатурация, сдвояване (ако са напълно комп. - ренатурация, ако е частична - хибридизация)
• стабилност в зависимост от брой връзки
• miRNA, siRNA при РНК

Question 3

Четвъртични белтъчни комплекси видове

Answer 3

• малки - две+ определен брой субединици - хемоглобин (при замяна на глутамат с валин на 6.място се променя четвъртична структура), ензими (каталитични и рег. субединици) като циклин-зависими кинази за кл. цикъл
• големи - голям неопределен брой субединици - цитоскелетни структури (актинови и миозинови филаменти), влакна на извънкл. матрикс (колаген), капсиди на вируси, които се сглобяват преди НК

Question 4

Нуклеопротеини сглобяване примери

Примери в отделни клетки

Answer 4

• рибозома
• нуклеозома - наниз от мъниста, Н3-Н4 димери образуват тетрамер, той се свързва с ДНК, присъединяват се два Н2А-Н2В димера
• сперматозоиден хроматин (ДНК + протамини) - ДНК се навива по-плътно и образува тороиди, след оплождане замяна с хистони

Question 5

Нуклеопротеини сглобяване рибозоми

Answer 5

• прокариоти - координиране синтеза на РНК, процесинг, нагъване; транслация и обработка на рибозомни белтъци
• еукариоти:
  1) При транскрипция рРНК се свързват с протеини - оформят се два комплекса, които се обединяват в прерибозома (90 S)
  2) Прерибозома се разцепва на 60 S, 40 S
  3) Двете части зреят извън ядърцето, напускат през порите и доузряват

Question 6

Нуклеопротеини сглобяване примери

Примери при вируси

Answer 6

• самосглобяване на вируса на тютюнева мозайка - белтъци изграждат двуслоен пръстен, присъединява се РНК, белтъци се подреждат в спирала, капсид се удължава
• самосглобяване на фаги - образува се прокапсид от капсидни и помощни белтъци, помощни се оттеглят, ДНК ги замества, прокапсид се уголемява (зрял), прибавяне на адапторни протеини, опашка и пипала

Question 7

Комплекси от белтъци и липиди

Answer 7

• биомембрани - белтъци имат поне един трансмембранен домен (алфа-спирала) - заготвя белтъка в мембраната
• липопротеини - транспорт и обмяна на липиди - LDL (от ч. дроб към тъкани, когато е много не се усвоява изцяло - атеросклероза), HDL (от тъкани към ч. дроб)
• липидни рафтове - микродомени от гликосфинголипиди, холестерол, белтъци
• дистрофин - комплекс с други белтъци, поддържа бислоя, свързване на цитоскелет на муск. влакна с ЕЦМ

Question 8

Молекула която пречи на самосглобяване на биомембраните и действие

Answer 8

МЕЛИТИН
- активен пептид от пчелна отрова
- образува пори в кл. мембрана, нарушава подреждане на фосфолипиди
- болка, възпаление

Question 9

Микротубули структура, полярност

Answer 9

• изградени от линеарни глобуларни протеини - алфа- и бета-тубулин, свързани в димери, диаметър - 25 нм
• свързват се в краищата си до протофиламенти, после в снопчета - стена от 13 протофибрили
• полимеризацията на тубулина - осъществява се с ГТФ и Мg-йони - димери се прибавят само към + край

Question 10

Микротубули динамика, видове популации

Answer 10

• динамична нестабилност - + нараства чрез добавяне на тубулинови димери, разпада се чрез деполимеризация
• регулира се от МАР - засилва се при делене (плетеница при интерфаза се замества от дел. вретено)
• тубулин е ГТФаза - печели енергия за удължава
• стабилните микротубулни популации на недеполимеризиращи тубули в цилии, опашка на сперматозид - стабилни
• има и динамични - дел. вретено

Question 11

Микротубули нуклеация

Answer 11

• започва от пръстени гама-тубулин и други белтъци в микротубулни организиращи центрове (MTOC) - центрозома (две центриоли и аморфен материал от гама-тубулин)
  Центриола участва:
  1) Гама-тубулинови пръстенни комплекси около центриолите (pericentriolar material) - нямат пряк принос, помагат за контрол на центрозома
  2) Базално телце е центриола, която пряко нуклеира микротубули на аксонема (камшичета и реснички)

Question 12

Центриоли структура

Answer 12

• цилиндър - 9х3 микротубули
• 2 центриоли
• преди митоза се удвояват при репликация на ДНК - дъщерна се превръща в майчина

Question 13

Как микротубулите осъществяват транспорт в клетката?

Answer 13

• вътреклетъчен транспорт на макромолекули, органели - чрез динеини (към минус-край), кинезини (към плюс-край)
• покриват органелата, свързват се с микротубула
• чрез АТФ

Question 14

Движение на камшичета и ресничките, механизъм при микротубули, мутация

Answer 14

• аксонема от 2 централни и 9 двойки периферни микротубули
• върху всяка периферна има динеин, достигащ до съседна (външна и вътрешна ръка)
• чрез АТФ динеин приплъзва едната двойка спрямо другата - огъване на камшиче
• автозомна рецесивна мутация - липса на ръчички - първична цилиарна дискинезия

Question 15

Микрофиламенти структура и помощ

Answer 15

• изградени от две спирално усукани редици от глобуларни субединици (G-актин), формиращи филаментозна форма (F-актин)
• полимеризация с участие на К, Mg, АТФ (плюс-край), минус-край
• диаметър - 6-8 нм
• организация и контрол на полимеризационни процеси се регулира от актин-свързащи протеини - ABPs (фимбрин, фасцин, гелсолин)

Question 16

Микрофиламенти нуклеация и функции

Answer 16

• динамични - често се образуват и разпадат (освен миофибрили)
• белтъчен комплекс Arp2/3 за нуклеация
• няма централна структура
• нови възникват като разклонение
• транспорт на органели, амебовидни движения, цитози, промени във форма

Question 17

Миозини същност, структура

Answer 17

• моторни белтъци, които осигуряват движение към + край за сметка на АТФ
• глобулен домен (глава) с АТФаза, дълъг фибриларен домен от алфа-спирали (опашка), усукани по двойки

Question 18

Миозин функции

Answer 18

• движение на микрофиламенти едни спрямо други чрез плъзгане- мускули, съкратителен пръстен
• ензимна активност - АТФаза - промяна във формата

Question 19

Механизъм на миозиново съкращение

Answer 19

1) Главата на миозина е здраво прикрепена за актиновия филамент, липсва АТФ (rigor mortis)
2) АТФ се свързва с главата на миозина, тя променя своята конфигурация и се откачва от актиновия филамент
3) Главата променя конформацията си като се огъва, придвижване 5 нм по актиновия филамент в резултат на хидролиза на АТФ (АДФ и Ф остават свързани)
4) Главата се свързва с ново място на актиновата молекула, Ф се освобождава, главата генерира сила, връщайки се към оригиналното си неогънато място - актиновите филаменти се придвижват по дължината на миозиновите филаменти, саркомер се скъсява, АДФ се освобождава
5) Главата на миозина отново е здраво свързана с актиновия филамент

Question 20

Интермедиерни филаменти диаметър, основна функция и свойства

Answer 20

• диаметър - 10 нм, 10 пъти повече от другите
• противопоставяне на мех. натоварване, поддръжка на кл. мембрана - стабилност
• неполярни филаменти - не се преобразуват продължително като другите, малко свободни мономери, не са годни за транспорт

Question 21

Интермедиерни филаменти структура

Answer 21

• мономери - централна алфа-спирала, два глобуларни края
• сплитат се в димери, а те в тетрамери (протофибрили)
• протофибрили се сплитат и образуват филаменти
• свързват се в снопове (тонофиламенти) или мрежи чрез плакини, десмоплакини, плектин и др.
• свързване не изисква енергия

Question 22

Интермедиерни филаменти видове

Answer 22

• ядрени ламини А, В, С - чрез дупликация и дивергенция на техни гени възникват цитоплазмени интермедиерни:
• кератинови (епител)
• виментинови и виментиноподобни (съед. т.)
• неврофиламенти
• манистоподобни - факинин, филенсин (очна леща)
• десмин в муск.

Question 23

Нарушения, слабости, синдроми на цитоскелета

Answer 23

• вируси го използват за самосглобяване
• автозомна рецесивна мутация - липса на ръчички - първична цилиарна дискинезия - блокира се действие на реснички и камшичета в дих. пътища, синуси, средно ухо, фалопиеви тръби, сперматозоиди
  –> дих. инфекции (разширяване на бронхи, хроничен синузит) , безплодие, ненормална позиция на органи (situs inversus) поради попадане на молекулни сигнали и наляво и надясно - синдром на Картагенер

Question 24

Отрови за цитоскелета

Answer 24

• фалоидин - блокира актинов цитоскелет като стабилизира фибриларен актин
• таксол - свързва се с бета-тубулин (отвътре на микротубул) - пречи на деполимеризация на микротубули и блокира функция
• колхицин - инхибира полимеризация като се свързва между алфа и бета тубулина - инхибира възпалителни реакции (облекчаване на подагра и др.), уврежда дел. вретено (хромозомен анализ)