V13 Zytoskelett - Molekulare Motoren Flashcards
Merkmale der Molekulare Motoren
1) Bildung an polares Cytoskelettfilament
2) zyklische Energiefreisetzung aus ATP- Gleiten am Filament
3) drei Hauptgruppen
Funktionen der molekulare Motoren
1) Transport von Organellen und Vesikeln
2) Krafterzeugung - Bewegung ( Muskelkontraktion, Cilienschlag, Zellteilung)
Prinzip der molekulare Motoren
1) Kopfregion besteht aus Motordomäne - Filamentbindung und ATP Hydrolyse
2) Schwanzregion - Frachtspezifität/ biologische Funktion (Bindung an Vesikel, Organellen, etc.)
3) dazwischen Gelenk- für Klappmechanismus wichtig
Motorproteine an Actinfilamenten
1) Myosin 2 (konventionelles Myosin)
- viele verschiedene Myosine
- fast alle laufen von Minus zum Plus Ende (Ausnahme: Myosin 6)
2) Myosin 2 (zweiköpfig)
- Muskelmyosin
Funktionsweise von Myosinen
Querbrückenzyklus: Konformationsänderung während der Wanderung des Myosins
1) Ausgangszustand:- kein ATP/ADP am Kopf
2) Bei Bindung von ATP löst sich das Kopf von Filament, Affinität zur Actin reduziert
3) Umklappmechanismus (Hydrolyse)
4) Affinität zur Actin erhöht, ADP diffundiert
5) Kopf klappt nach hinten (Kraftschlag)
was bestimmt die Schrittweise eines Motorproteins?
Länge des Hebelarms bestimmt die Schrittweise eines Motorproteins.
Längere Schrittweise heißt weniger Kraft zur Verfügung, deswegen ist Myosin 5 nicht für Muskel geeignet, sondern Stressfasern, weil es zu lang ist.
Myosin 2 (5-10 nm Ausschlag des Hebelarms) Myosin 5 (30-40 nm Ausschlag des Hebelarms)
Motorproteine an MT (K)
1) Kinesin bewegen sich meistens in Richtung +
(KIFC2 hat Motordomän am C-Ende - Richtung -)
2) Bindungsstelle für Organellen
3) große Familie verschiedener Kinesine
Wie wird die Laufrichtung der Motorproteine entschieden?
Laufrichtung wird durch Kopf (Motordomän) entschieden,
N-Terminus heißt + Richtung
C-Terminus heißt - Richtung
wie sind Myosin und Kinesin ähnlich?
gleicher evolutionärer Ursprung anhand Sequenz erkennbar
Hat die Organelle immer Kontakt zur MT bei Kinesin?
Ja
Motorproteine an MT (D)
1) Dyneine bewegen sich in Richtung - immer
2) Vesikeltransport, Krafterzeugung in Cilien und Flagellen
3) größte und schnellste Motorproteine (bis zu 14 micrometer/ sekunde)
wie unterscheiden sich cytoplasmatisches Dynein und Cilien-Dynein?
Cytoplasmatisches-Dynein ist Doppelköpfigkeit und Cilien-Dynein ist Dreiköpfigkeit
Motorproteine übernehmen den intrazellulären Transport von Organellen
Vesikel (Ladung), Membranglykoprotein, Dynein
kann die Transportrichtung der Motorproteine geändert werden?
Ja
ist Kinetik der Motorproteine der Zellfunktion angepasst?
1) Kinesine
- hohe Ausdauer bzw. Anheftungszeit
- hnuderte von Schritten
- wenige Kinesine müssen Organelle zum Wirkort transportieren
2) Myosine
- wenig ausdauernd
- nur wenige Schritte hintereinander
- konzentrierte Aktionen im Muskel
- kurzer Kraftschlag, dann Freiraum für andere Myosine im dicken Filament
Beispiel von kontrollierte Funktion von Motorproteinen
Kontrollierter Melasomentransport in Pigmentzellen eines Fisches
- bei Abnahme der cAMP- Konzentration zusammengeballt
- bei Zunahme der cAMP-Konzentration verteilt
- bidirektionaler Transport eines Melanosoms entlag eines MTs
wie werden Myosin 2 dicken Filamenten
durch Phosphorylierung der leichten Kette führt es zur Zusammenlagerung von Myosin 2 zu dicken Filamenten
Skelettmuskelzelle beschreiben
- Muskelfaser entsteht aus Fusion von Muskelvorläuferzellen, die vielkernig sind
- Myofibrillen im Zytoplasma
- D: 50 micrometer
- Länge: mehrere Zentimeter
Sarkomer Aufbau und Funktion
- besteht aus helle Bande (Actin) mit Z-Scheibe und dunkle Bande (Myosin) mit M-Linie
- Myosin und Actin werden bei Muskelkontraktion aneinander zusammengezogen
was macht Myofibrillen?
ermöglichen das Verkürzen der Muskel
was macht Titin
verhält sich wie ein elastisches Feder
Gleitfilamenttheorie
1) zur Muskelbewegung gleiten Myosin und Aktin-Filamente aneinander vorbei
2) Muskel verkürzt sich
3) Länge der Myosin und Aktin Filamente bleibt unverändert
im nicht aktiven Zustand der Muskelkontraktion
- Bindung von Tropomyosin an Aktin verhindert Bindung von Myosinköpfchen - keine
Kontraktion möglich - Motoneuron - Aktionspotential - Muskelzelle
- sarkoplasmatisches Retikulum - Öffnung von Ca- Kanälen
- Ca-Ionen strömen ins Cytoplasma
aktiven Zustand der Muskelkontraktion
- Ca-Ionen binden an Troponin C
- infolge der Ca-Bindung wird die Tropomyosinbindung an Aktin gelockert und Myosin kann
binden - Kontraktion - Rückpumpen der Ca-Ionen in das Lumen des SR (ATPase), 30ms - Muskelrelaxation
- hoher ATP-Verbrauch (Kontraktion und Ca-Pumpe)
Cilien und Flagellen beschreiben
Cilien:
- kurz, peitschenartiger Schlag
- obere Atemweg beim Menschen: 10e9 Cilien/ cm2
- Bündel von MT
Flagellen:
- lang, wellenförmiger Schlag (z.B. Samenzellen)
woraus bestehen Axonem (Krafterzeugendes System)?
Bündel aus Mikrotubuli (9 Doppel -MT) und Dynein
verläuft im Inneren von eukaryotischen Zilien
was passiert bei isolierten Mikrotubuliduplets
Dynein erzeugt Gleiten der MT (+ATP)
was passiert bei normaler Geissel?
Dynein bewirkt Krümmung der MT
