Kollár Veronika

Átírás

1 A harántcsíkolt izom szerkezete, az izommőködés és szabályozás molekuláris alapjai Kollár Veronika

2 Az izom citoszkeletális filamentumok és motorfehérjék rendezett összeszervezıdésébıl álló szövet, amely kémiai energiát nagy hatásfokkal alakít át mechanikai munkává.

3 Izomtípusok Vázizom (harántcsíkolt) Szívizom Simaizom Több 10 cm hosszú, 100 µm hosszú, 10 µm µm vastag vastag Multinukleáris (syncitiumok) Harántcsíkolat Mononukleáris miociták hálózata Funkcionális syncitium Harántcsíkolat µm, 2-10 µm vastag Mononukleáris orsó alakú sejtek Nincsenek miofibrillumok, csak miofilamentumok nincs harántcsíkolat Akaratlagos Nem akaratlagos Nem akaratlagos

4 A harántcsíkolt izom felépítése Izomrost Harántcsíkolt izom Miofibrillum Izomrost köteg Miofilamentumok Vastag filamentumok Vékony filamentumok Szarkomer

5 Szarkomer I. A harántcsíkolt izom szerkezeti és mőködési egysége. H-zone

6 Szarkomer II. Keresztmetszeti kép M-filamentumok (M-protein, miomezin The M-band: an elastic web that crosslinks thick filaments in the center of the sarcomere Irina Agarkova and Jean-Claude Perriard Institute of Cell Biology, Swiss Federal Institute of Technology, ETH-Ho nggerberg, CH-8093 Zu rich

7 A harántcsíkolt izom mőködése Izomkontrakció Elektromos impulzussal ingerelünk egy izomköteget Összehúzódás, elernyedés Erı Izomrángás Inkomplett tetanusz Komplett tetanusz Idı (ms) Idı (ms) Periódikus ingerlés

8 Izometriás kontrakció Izom hossza állandó Erı tetanusz + - rángás Idı

9 Izotóniás kontrakció Erı állandó Az izom addig húzódik össze, amíg a súllyal megegyezı erıt nem fejt ki W erı hossz W Idı

10 Csúszófilamentum elmélet A-csík változatlan, míg az I-csík rövidül Nem változik sem az aktin, sem a miozin filamentumok hossza H.E. Huxley és A.F. Huxley egymástól függetlenül állították fel a csúszó filamentum elméletet: az aktin és miozin elcsúszik egymáson (A.F. Huxley and Niedergerke (1954), H.E. Huxley and Hanson (1954)) Legjobb bizonyíték a hossz-feszülés viszony, minél nagyobb az átfedés, annál nagyobb feszülés Az elcsúszást a filamentumok közötti kereszthidak elmozdulása okozza A kontrakciót a SR-ból felszabaduló Ca++ ionok indítják be

11 Nyugalmi Szarkomer Z-lemez H-zóna I-csík A-vonal Z-lemez H-zóna rövidül I-csík rövidül A-vonal változatlan Kontrahált Rövidült szarcomer Vastag filamentum Vékony filamentum

12 Feszülés hosszfüggése Egyensúlyi hossz Nyugalmi hossz

13 A harántcsíkolt izom teljesítménye Izomteljesítmény: P=F*v Max. kifejtett erı (1,7pN/1 miozin kereszthíd): Aktin-miozin közötti kémiai kötések energiája szab határt Max. sebesség( 6000nm/s): A vázizom erı sebesség diagramja ATP elhasítási sebesség max. értékével függ össze Max. teljesítmény: A sebesség 1/3-nál Az izom a befektetett kémiai energiát több, mint 50%-os hatékonysággal hasznosítja!

14 Mi szabályozza az izmok mőködését? Váz és szívizomban: 1. Tropomiozin 2. Troponin komplex 3. Ca 2+ Simaizomban: A könnyő lánc foszforilációja Kagylóizomban: Kálcium kötıdése a miozinhoz

15 Tropomiozin A tropomiozin két molekula egymásba csavarodásával kialakuló coiled-coil dimer, mely 7 aktin protomerrel van kölcsönhatásban. A tandem módon elhelyezkedı tropomiozin dimerek a teljes aktin filamentumon végighúzódnak.

16 A troponin komplex Minden 7 aktin monomerbıl és egy tropomiozinból álló fehérjekomplexhez egy troponin komplex kapcsolódik. Troponin T - MW 37 kda a tropomiozinhoz és a többi troponin fehérjéhez kötıdik, stabilizálja a fehérjerendszert. Troponin I - MW 22 kda részt vesz az akto-miozin kölcsönhatás meggátolásában. Troponin C- MW 18 kda Kálcium hatására a szerkezetében bekövetkezı konformációs változás az izom szabályozásának a kulcslépése. A troponin komplex nagy része a tropomiozin dimer közepén helyezkedik el.

17 Térbeli kizárási modell Idegi szabályozásra felszabaduló kálcium a citoplazma [Ca2+]-t 1 µm felé emeli [Ca2+] TnC Ca-t köt ~10 nm Konformációváltozás Az izom aktiválásához szabad kálciumionra van szükség. TnC affinitása nı a TnI-hez A TnI leválik az aktinról Tropomiozin már nem fedi le a miozinkötı helyet Be tud kötni a miozin

18 A szabályozás további lépései Rigor állapot +ATP -Ca 2+ Nyugalmi állapot + Ca 2+ Aktivált állapot, gyenge kölcsönhatás Leválik P i Aktivált állapot, erıgenerálás ADP leválik Rigor állapot

19 Köszönöm a figyelmet!