V13 Zytoskelett - Molekulare Motoren

Question 1

Merkmale der Molekulare Motoren

Answer 1

1) Bildung an polares Cytoskelettfilament
2) zyklische Energiefreisetzung aus ATP- Gleiten am Filament
3) drei Hauptgruppen

Question 2

Funktionen der molekulare Motoren

Answer 2

1) Transport von Organellen und Vesikeln

2) Krafterzeugung - Bewegung ( Muskelkontraktion, Cilienschlag, Zellteilung)

Question 3

Prinzip der molekulare Motoren

Answer 3

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

Question 4

Motorproteine an Actinfilamenten

Answer 4

1) Myosin 2 (konventionelles Myosin)
- viele verschiedene Myosine
- fast alle laufen von Minus zum Plus Ende (Ausnahme: Myosin 6)

2) Myosin 2 (zweiköpfig)
- Muskelmyosin

Question 5

Funktionsweise von Myosinen

Answer 5

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)

Question 6

was bestimmt die Schrittweise eines Motorproteins?

Answer 6

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)

Question 7

Motorproteine an MT (K)

Answer 7

1) Kinesin bewegen sich meistens in Richtung +
(KIFC2 hat Motordomän am C-Ende - Richtung -)

2) Bindungsstelle für Organellen
3) große Familie verschiedener Kinesine

Question 8

Wie wird die Laufrichtung der Motorproteine entschieden?

Answer 8

Laufrichtung wird durch Kopf (Motordomän) entschieden,
N-Terminus heißt + Richtung
C-Terminus heißt - Richtung

Question 9

wie sind Myosin und Kinesin ähnlich?

Answer 9

gleicher evolutionärer Ursprung anhand Sequenz erkennbar

Question 10

Hat die Organelle immer Kontakt zur MT bei Kinesin?

Answer 10

Ja

Question 11

Motorproteine an MT (D)

Answer 11

1) Dyneine bewegen sich in Richtung - immer
2) Vesikeltransport, Krafterzeugung in Cilien und Flagellen
3) größte und schnellste Motorproteine (bis zu 14 micrometer/ sekunde)

Question 12

wie unterscheiden sich cytoplasmatisches Dynein und Cilien-Dynein?

Answer 12

Cytoplasmatisches-Dynein ist Doppelköpfigkeit und Cilien-Dynein ist Dreiköpfigkeit

Question 13

Motorproteine übernehmen den intrazellulären Transport von Organellen

Answer 13

Vesikel (Ladung), Membranglykoprotein, Dynein

Question 14

kann die Transportrichtung der Motorproteine geändert werden?

Answer 14

Ja

Question 15

ist Kinetik der Motorproteine der Zellfunktion angepasst?

Answer 15

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

Question 16

Beispiel von kontrollierte Funktion von Motorproteinen

Answer 16

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

Question 17

wie werden Myosin 2 dicken Filamenten

Answer 17

durch Phosphorylierung der leichten Kette führt es zur Zusammenlagerung von Myosin 2 zu dicken Filamenten

Question 18

Skelettmuskelzelle beschreiben

Answer 18

• Muskelfaser entsteht aus Fusion von Muskelvorläuferzellen, die vielkernig sind
• Myofibrillen im Zytoplasma
• D: 50 micrometer
• Länge: mehrere Zentimeter

Question 19

Sarkomer Aufbau und Funktion

Answer 19

• besteht aus helle Bande (Actin) mit Z-Scheibe und dunkle Bande (Myosin) mit M-Linie
• Myosin und Actin werden bei Muskelkontraktion aneinander zusammengezogen

Question 20

was macht Myofibrillen?

Answer 20

ermöglichen das Verkürzen der Muskel

Question 21

was macht Titin

Answer 21

verhält sich wie ein elastisches Feder

Question 22

Gleitfilamenttheorie

Answer 22

1) zur Muskelbewegung gleiten Myosin und Aktin-Filamente aneinander vorbei
2) Muskel verkürzt sich
3) Länge der Myosin und Aktin Filamente bleibt unverändert

Question 23

im nicht aktiven Zustand der Muskelkontraktion

Answer 23

• 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

Question 24

aktiven Zustand der Muskelkontraktion

Answer 24

• 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)

Question 25

Cilien und Flagellen beschreiben

Answer 25

Cilien:

• kurz, peitschenartiger Schlag
• obere Atemweg beim Menschen: 10e9 Cilien/ cm2
• Bündel von MT

Flagellen:
- lang, wellenförmiger Schlag (z.B. Samenzellen)

Question 26

woraus bestehen Axonem (Krafterzeugendes System)?

Answer 26

Bündel aus Mikrotubuli (9 Doppel -MT) und Dynein

verläuft im Inneren von eukaryotischen Zilien

Question 27

was passiert bei isolierten Mikrotubuliduplets

Answer 27

Dynein erzeugt Gleiten der MT (+ATP)

Question 28

was passiert bei normaler Geissel?

Answer 28

Dynein bewirkt Krümmung der MT