Molekulare Motoren I + II: fertig? (bitte jmnd nochmal drüberschauen!! nicht sicher ob alle wichtigen punkte erfasst) (Zsm)

Question 1

Ist die Bewegung in Zellen (un)gerichtet?

Answer 1

sie ist gerichtet, und findet unter Energieverbrauch (ATP-Verbrauch) satt

• chemische Energie in mechanische Arbeit

Question 2

was ist die zentrale Energiewährung einer Zelle?

Answer 2

ATP

Question 3

deltag von ATP

Answer 3

-40-60 kJ/mol = ca 20k_BxT/Molekül ATP

Question 4

Woher bekommen molekulare Motoren ihre Energie?

Answer 4

ATP
GTP
Ionen-Gradienten

-> umwandlung in mechanische Arbeit

Question 5

TranslationsMotoren

Answer 5

Bewegung in eine Richtung
läuft entlang eines “Pfades”

zB Kinesin, Dynein, Myosin, Helicasen

Question 6

Rotationsmotoren

Answer 6

normalerweise in Zellmembran eingebettet
erzeugt einen Drehmoment durch Rotation, die wiederum durch einen Protonengradienten erzeugt wird.

zB bakterielle Flagellenmotoren

Question 7

Polymerisationsmotoren

Answer 7

mechanische Arbeit durch Polymerisation (wachstum)

zB Mikrotubuli, Actinfilamente

Question 8

Was für Arten von Molekularen Motoren gibt es?

Answer 8

TranslationsMotoren
Rotationsmotoren
Polymerisationsmotoren

Question 9

was sind molekulare Motoren?

Answer 9

Proteine, die fähig sind in gespeicherte Energie aus ATP,GTP oder Ionengradienten in mechanische Arbeit umzuwandeln

Question 10

Welche Cytoskeltett-Motoren gibt es?

Answer 10

Kinesin, Dynein, Myosin

Question 11

Was haben alle CytoskeltettMotoren (CM) gemiensam?

Answer 11

• alle haben eine Motordomäne, die chemische Energie spaltet (ATPasen), entweder am C- oder N-Terminus
• Filamentbindende-Domäne -> alle CM binden etwas

Question 12

Kinesin

Answer 12

• Molekularer Motor/ ATPase
• 5nm Kopf: konservierte Motordomäne, in welcher sowohl die ATP-Hydrolyse und die Mikrotubuli-bindende Aktivität verankert ist (entweder am N-/C- oder in einem Mittigen Terminus)
• Neck: Verbindungsstück (Linker) zw Kopf un Schwanz
• 70nm Schwanz: eine lange , alpha-heilicale gewundene Coil-Domäne mit der Cargo-bindenden Domäne am Ende
• Bewegung Richtung Mikrotubuli (+)-Ende (erkennt Polarität)
• hoch progressiv: läuft weit
• auch genannt - konvertionelles Kinesin

Question 13

Wo können sich die Motordomänen von Kinesin befinden? Wo liegen sie üblicherweise?

Answer 13

am häufigsten: am N-terminalen Ende -> läuft richtung (+)

am C-Terimalen Ende (bei 2 bekannten Kinesinen) -> läuft Richtung (-)

mittig zw N- und C (internal): läuft nicht, Mikrotubuli zerfällt

Question 14

Worauf laufen Kinesine?

Answer 14

auf Mikrotubuli

Question 15

wie sind Mikrotubuli aufgebaut?

Answer 15

• lineare, polare Filamente
• realtiv steif und innen hohl
• Polymerisiertes alpha/beta-Tubulin
• 13 Protofilamente
• 8nm Länge pro Tubulin (Schrittlänge von Kinesin)
• “Stabiles (-)-Ende”, hoch dynamisches (+)-Ende
• hoch progressiv (Wachstum oder Abbau)
• kann durch Polymerisation kraft entwickeln

Question 16

Wie groß ist die Schrittlänge von Kinesin?

Answer 16

8nm

Question 17

Was ist ein beliebter Angriffspunkt für Medikamente?

Answer 17

Tubulin (verhindern Polymerisation oder Erhöhen Stabilität)

Question 18

Wohin läuft Dynein?

Answer 18

richtung (-)-Ende

Question 19

wie viel Kraft kann ein einzelnes Mikrotubuli generierien und durch was?

Answer 19

durch Polymeristaion (Wächst gegen etwas): Piconewton-Bereich (mehrere pN)

Question 20

Wie findet die Zelle ihre Mitte?

Answer 20

Mikrotubuli wachsen aus Centrosom, stoßen gegen Zellmembran/wand, drücken Centrosom -> solange bis alle Tubuli die gleiche Kraft auf Centrosom auswirken

Question 21

Worauf läuft Myosin?

Answer 21

Actin-Filamenten

Question 22

Actin

Answer 22

• hydrolysiert ATP/ADP
• langes Filament, nicht hohl
• Polarität: ATP-bindende Seite ist (-) //
• zwei Protofilamente umwinden sich (wie in einer alpha Helix): Twist wiederholt sich alle 37nm
• flexibel
• sehr selten einzeln vorliegend, eher im Kollektiv = Aktinnetzwerk

Question 23

AFM

Answer 23

Atomic force Microskopie

Während der Messung wird eine an einer Blattfeder(Cantilever) – befestigte nanoskopisch kleine Nadel zeilenweise in einem definierten Raster über die Oberfläche einer Probe geführt. Durch die Oberflächenstruktur der Probe biegt sich dabei die Blattfeder positionsabhängig unterschiedlich weit. Diese Verbiegung bzw. Auslenkung der Spitze kann mit kapazitiven oder typischerweise optischen Sensoren gemessen werden und ist ein Maß für zwischen der Spitze und der Oberfläche wirkende atomare Kräfte. Neben den anziehenden, langreichweitigen Van-der-Waals- und Kapillarkräften treten starke abstoßende Kräfte mit geringer Reichweite auf. Dies sind zum einen quantenmechanisch begründete Abstoßungen aufgrund des Pauli-Prinzips, zum anderen eine Coulomb-Abstoßung der Kernladung, die beim Überlappen der Elektronenhüllen an Bedeutung gewinnt. Die Überlagerung dieser Kräfte wird häufig mit dem Lennard-Jones-Potential beschrieben.

Durch das punktweise Aufzeichnen der Auslenkungen bzw. Kräfte lässt sich wie bei einem Digitalfoto eine Abbildung der Probenoberfläche erzeugen.

Question 24

was misst das AFM?

Answer 24

• Zelluläre Elastizität
• zeitabhängiges Zellverhalten
• (nicht)bindende Kräfte von Ligand/Rezeptor

Question 25

wie schnell können sich zellen bewegen?

Answer 25

E. coli: 16-30 μm - 8-15 körperlängen/s

Hs ESC: 0,1 μm - 0,23 körperlängen/s

Question 26

Was für Funktionen hat Actin?

Answer 26

Zellbewegung, Zellteilung (Abschnüren), Muskelzellen

Question 27

Was für Funktionen haben Mikrotubuli?

Answer 27

Zellteilung, intrazellulärer Transport

Question 28

Wie lange können Actinfilamente werden?

Answer 28

35 nm bis zu 100 μm

Question 29

Wie lange können Mikrotubuli werden?

Answer 29

< 1 μm bis zu > 1mm

Question 30

wie weit läuft ein Kinesin?

Answer 30

ca 1 μm

Question 31

Was ist das besondere an Kinesin 13?

Answer 31

hat eine internale Motordomäne: zersetzt Tubuli

Question 32

Welches Kinesin wandert nicht und warum?

Answer 32

Kinesin 13

hat eine internale Motordomäne

Question 33

Welches Kinesin hat 4 Motordomänen? Was ist die Fkt dahinter?

Answer 33

Kinesin 5

kann Mikrotubuli auseinanderschieben/verankern

Question 34

Was ist da besondere an Kinesin 5?

Answer 34

4 Motordomänen

kann Mikrotubuli auseinanderschieben/verankern

Question 35

Wofür werden Kinesin 13/5 besonders gebraucht?

Answer 35

Mitose

für den Mikrotubuli umbau

Question 36

was sagt das AntennenModel aus?

Answer 36

befasst sich mit der Längenkontrolle von Mikrotubuli:

je länger das Mikrotubuli, desto mehr Kinesine 8 werden akkummuliert, diese laufen zum (+) Ende, sammeln sich und Depolarisieren dort das MT

Mikrotubuli-Disassemblierung ist proportional zu Mikrotubuli-Länge + längenunabhängige Polymeristationsrate -> definierte Länge

Question 37

Worauf laufen Dyneine?

Answer 37

Mikrotubuli

Question 38

Dynein

Answer 38

• Homodimer aus 2 Motordomänen (aus: Hexamer AAA-Ring - Stalk, Buttres, Linker)
• verursacht Gleiten auf Mikrotubuli
• hydrolysiert ATP
• axonemales Dynein
• cytoplasmatisches Dynein

Question 39

Welche Funktionen hat Dynein?

Answer 39

Mitose, intrazellulären Transport, Cilien/Flagellen-Bewegung

Question 40

axonemales Dynein

Answer 40

verursacht Krümmung des Mikrotubuli in den Axonems von Cilien/Flagellen
verbindet Cilien /Flagellen mit MT
(verbindet MT in Cilien/Flagellen miteinander) R

nur in Zellen mit diesen Strukturen!

Question 41

cytoplasmatisches Dynein

Answer 41

im Cytoplasma
zuständig für Organellenbewegung

essentiell für CentrosmomenAssemblierung und Spindelfunktion

Question 42

Wie ist die Schrittlänge eines Dyneins?

Answer 42

vielfaches von 8nm

Question 43

Unterschied: Cilien/Flagellern

Answer 43

veraltete Einteilung:
Flagellen: wenig lange
Cilien: viele kurze, überall

-> gleiche Strukturen (Unterschied zwischen Bakteriellen Flagellen!!!)

Question 44

Cilien/Flagellen in Euka

Answer 44

Mikrotubuli-basiierendes Cytoskeltett = Axonem

Question 45

Myosin

Answer 45

• basic Eigenschaften der Actin-Bindung
• ATP Hydrolyse
• Kraft Entwicklung

Question 46

welche Fkt. hat Myosin?

Answer 46

• Muskelkontraktion

- große Bandbreite an actinbasierenden Bewegungen

Question 47

Was sind die Unetrschiede zwischen Myosin I/V

Answer 47

Schrittlänge

Question 48

Schrittlänge Myosin I

Answer 48

10nm

Question 49

Fkt Myosin II

Answer 49

konventionelles:
Muskelkontraktion

(Hexamer, MD: Aktinbindend, ATPase)

Question 50

Schrittlänge Myosin V

Answer 50

36nm

Question 51

Bakterielle Flagellum

Answer 51

• Energie aus Protonengradient -> Umsetzung DER Energie mit Protonenpumpe
• ähnlich wie ATPase
• andere Struktur als in Euka
• keine MT

Question 52

Cytoskelettmotoren: Parameter?

Answer 52

• Geschwindigkeit [nm/s]
• Laufweite [nm]
• Schrittlänge [nm] (zurückgelegte Distanz pro ATP Hydrolyse)
• Prozessivität (max mögliche Schrittzahl)
• Tragkraft

Question 53

optical trap / optische pinzette

Answer 53

ist ein photonisches Gerät zur Manipulation, d. h. zum Festhalten und Bewegen, kleinster Objekte. Die Funktion beruht darauf, dass Licht auf mikroskopische Objekte (z. B. Mikrokugeln, einzelne biologische Zellen, Zellorganellen oder gar Atome) eine Kraft ausübt, und dadurch die Objekte zum Fokus eines stark fokussierten Lichtstrahls gezogen werden.