Biofizika I 2013-2014 2014.12.02.



Hasonló dokumentumok
BIOMECHANIKA 3 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

Biofizika I

Kollár Veronika

BIOMECHANIKA 2 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

MEDICINÁLIS ALAPISMERETEK BIOKÉMIA AZ IZOMMŰKÖDÉS 1. kulcsszó cím: A SZERVEZETBEN ELŐFORDULÓ IZOM- SZÖVETEK TÍPUSAI 1. képernyő cím: Sima izomszövet

Biofizika I

A citoszkeleton. A citoszkeleton, a motorfehérjék, az izom és működésének szabályozása. A citoszkeleton. A citoszkeleton.

A biológiai mozgások. A biológiai mozgás molekuláris mechanizmusai. Motorfehérjék. Motorfehérjék közös tulajdonságai

A citoszkeleton. A citoszkeleton, a motorfehérjék, az izom és működésének szabályozása. A citoszkeleton. A citoszkeleton. Az aktin.

A harántcsíkolt izom struktúrája általános felépítés

A biológiai mozgások. Motorfehérjék. Motorfehérjék közös tulajdonságai 4/22/2015. A biológiai mozgás molekuláris mechanizmusai. Szerkezeti homológia

Jellemzői: általában akaratunktól függően működik, gyors, nagy erőkifejtésre képes, fáradékony.

A citoszkeletális rendszer, a harántcsíkolt izom biofizikája.

2. AKTIN-KÖTŐ FEHÉRJÉK

A citoszkeletális rendszer

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER FUTÓ KINGA

Izomműködés. Harántcsíkolt izom. Simaizom és simaizom-alapú szervek biofizikája.

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER Bugyi Beáta PTE ÁOK, Biofizikai Intézet. 9. A sejtmozgás mechanizmusai

A citoszkeletális rendszer

Biomolekulák nanomechanikája A biomolekuláris rugalmasság alapjai

Sejtmozgás és adhézió Molekuláris biológia kurzus 8. hét. Kun Lídia Genetikai, Sejt és Immunbiológiai Intézet

Tudjunk Egymásról Bugyi Beáta 22/11/2012

Izomműködés. Az izommozgás. az állati élet legszembetűnőbb külső jele a mozgás amőboid, ostoros ill. csillós és izomösszehúzódással

Az izomszövet biokémiája. Izombetegségek. Szerkesztette: Fekete Veronika

Vázizom Simaizom. Szentesi Péter

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER (Nyitrai Miklós, )

A citoszkeleton Eukarióta sejtváz

Tartalom. A citoszkeleton meghatározása. Citoszkeleton. Mozgás a biológiában A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER 12/9/2016

Citoszkeleton. Sejtek rugalmassága. Polimer mechanika: Hooke-rugalmasság. A citoszkeleton filamentumai. Fogászati anyagtan fizikai alapjai 12.

Izom energetika. Szentesi Péter

A biológiai mozgás molekuláris mechanizmusai

11/15/10! A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER! Polimerizáció! Polimerizációs egyensúly! Erő iránya szerint:! 1. valódi egyensúly (aktin)" Polimer mechanika!

Az izommőködéssel járó élettani jelenségek

A harántcsíkolt izomrostok típusai:

Keringési Rendszer. Vérkeringés. A szív munkája. Számok a szívről. A szívizom. Kis- és nagyvérkör. Nyomás terület sebesség

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

A motorfehérjék definíciója. A biológiai motorok 12/9/2016. Motorfehérjék. Molekuláris gépek. A biológiai mozgás

A vázrendszer, az izomkontrakció alapjai, az izomsejtek típusai és működésük

Izomélettan. Vázizom

Vérkeringés. A szív munkája

Testtömegünk kb. felét az izomszövet teszi ki.

1. AKTIN CITOSZKELETON

Emberi szövetek. A hámszövet

A motorfehérjék hatékonyságának molekuláris háttere

MOTORENZIMEK MŰKÖDÉSÉNEK SOKFÉLESÉGE

1. Sok izomrost (muscle fiber), melyet kívülről egy hártya, a szarkolemma 3

A vázrendszer, az izomkontrakció alapjai, az izomsejtek típusai és működésük

Izomszövet eredetű aktin izoformák termodinamikai és spektroszkópiai vizsgálata

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

Szignalizáció - jelátvitel

2011. október 11. Szabad János

Tubulin, mikrotubuláris rendszer és mikrotubulus asszociált fehérjék

Mozgás, mozgásszabályozás

1. Az élő szervezetek felépítése és az életfolyamatok 17

Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM

TERMELÉSÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A projekt

A titin PEVK domén aktinkötő és mechanikai tulajdonságai

Definíciók Az izomszövet átlagos összetétele

GONDOLATOK AZ EXCENTRIKUS IZOMMŰKÖDÉSRŐL a csúszó filamentum elmélet korlátai

Mozgás élettani jelentősége

Az izomkontrakció szabályozása molekuláris szinten

Vadmadarak és emlősök anatómiája és élettana. Mozgás szervrendszer Fogak

Motorfehérjék november 30.; Nyitrai

Az ember izomrendszere, az izomműködés szabályozása

Bodosi Balázs. Az emberi test 40-45%-a izom.

Kollokviumi vizsgakérdések biokémiából humánkineziológia levelező (BSc) 2015

Nanomedicina Szimpózium, Nanomechanika: Egyedi Biomolekulák Manipulálása. Kellermayer Miklós

Tubulin, mikrotubuláris rendszer és mikrotubulus asszociált fehérjék


??? eredés. Biceps brachii. Triceps brachii. tapadás. Az emberi test 40-45%-a izom.

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

DNS, RNS, Fehérjék. makromolekulák biofizikája. Biológiai makromolekulák. A makromolekulák TÖMEG szerinti mennyisége a sejtben NAGY

A miokardium intracelluláris kalcium homeosztázisa: iszkémiás és kardiomiopátiás változások

Intracelluláris ion homeosztázis I.-II. Február 15, 2011

AZ EMBERI TEST FELÉPÍTÉSE

Hemoglobin - myoglobin. Konzultációs e-tananyag Szikla Károly

Az izomműködés élettana

Történeti áttekintés. Eukarióta. Prokarióta. A citoszkeletális rendszer. Motorfehérjék. A biológiai mozgás molekuláris mechanizmusai.

Az Aktin Filamentumok Hosszát Szabályozó Fehérjék Szerkezeti Dinamikája és Élettani Szerepük

Sejtváz Sejtek mozgása

MULTICELLULÁRIS SZERVEZŐDÉS: SEJT-SEJT (SEJT-MÁTRIX) KÖLCSÖNHATÁSOK 1. Bevezetés (2.)Extracelluláris mátrix (ECM) (Kollagén, hialuron sav,

IONCSATORNÁK. Osztályozás töltéshordozók szerint: pozitív töltésű ion: Na+, K+, Ca2+ negatív töltésű ion: Cl-, HCO3-

Sejtciklus. Sejtciklus. Centriólum ciklus (centroszóma ciklus) A sejtosztódás mechanizmusa. Mikrotubulusok és motor fehérjék szerepe a mitózisban

A sejtváz. Mikrotubulusok (25 nm átmérő) Mikrofilamentumok (7 nm átmérő) Intermedier filamentumok (8-12 nm átmérő)

Vázizom elektrofiziológia alapjai. Tóth András, PhD

Tropomiozin és nehéz meromiozin hatása a formin által nukleált aktin filamentumok flexibilitására

A szív élettana. Aszív élettana I. A szív pumpafunkciója A szívciklus A szívizom sajátosságai A szív elektrofiziológiája Az EKG

SEJT,SZÖVET,SZERV BIOLÓGIAI ÖSSZEFOGLALÓ KURZUS 6. HÉT. Kun Lídia Semmelweis Egyetem, Genetika, Sejt és Immunbiológiai Intézet

Elválasztástechnikai és bioinformatikai kutatások. Dr. Harangi János DE, TTK, Biokémiai Tanszék

Citoszkeleton Sejtmozgás

Speciális működésű sejtek

1. SEJT-, ÉS SZÖVETTAN. I. A sejt

AZ AKTIN AKTIVÁCIÓ ÚJ MECHANIZMUSA: Gyimesi Máté

Az élő sejt fizikai Biológiája:

Bodosi Balázs. Az emberi test 40-45%-a izom.

Lépésről lépésre egy molekuláris motor működésének kinetikai megközelítése

Biomolekulák mint polimerek. Milyen alakúak a biopolimerek? 4/22/2015. Biopolimerek osztályozása hajlékonyságuk alapján

Átírás:

ÁTTEKINTÉS AZ IZOM TÍPUSAI: SZERKEZET és FUNKCIÓ A HARÁNTCSÍKOLT IZOM SZERKEZETE MŰKÖDÉSÉNEK MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA IZOM MECHANIKA Biofizika I. -2014. 12. 02. 03. Dr. Bugyi Beáta PTE ÁOK Biofizikai Intézet AZ IZOM AZ IZOM TÍPUSAI kontraktilis szövetből felépülő szerv, amely a makroszkópikus mozgás létrehozására specializálódott kémiai energia mechanikai munka elhelyezkedése összehúzódás szabályozása sejt alak, megjelenés Ca 2+ forrás VÁZIZOM csontokhoz, bőrhöz kapcsolódik, 45 % akaratlagos HARÁNTCSÍKOLT IZOM SZÍVIZOM (lásd: vérkeringés, a szív munkája) szív nem akaratlagos (belső szabályozás) v SIMAIZOM zsigerek, belső szem,légút, nagy artériák nem akaratlagos harántcsíkolat harántcsíkolat nincs harántcsíkolat hosszúkás, hengerszerű multinukleáris elágazó mono-, binukleáris sejt szarkoplazmatikus retikulum szarkoplazmatikus retikulum extracelluláris folyadék orsó mononukleáris sejt Ca 2+ szabályozás troponin troponin calmodulin szarkoplazmatikus retikulum extracelluláris folyadék fehérjék, fehérjerendszerek alkotta nanoszkópikus mechanokémiai gépezet PTE ÁOK Biofizikai Intézet - Bugyi Beáta 1

A HARÁNTCSÍKOLT IZOM SZERKEZETE IZOM szerv IZOMKÖTEG A HARÁNTCSÍKOLT IZOM SZERKEZETE: SZARKOMER SZARKOMER az izom legkisebb funkcionális(kontraktilis) egysége Z Zszakasz Z lemez Z lemez I szakasz izotróp/világos A szakasz anizotróp/sötét IZOMROST sejt sejtmag Z vonal vékony filamentum titin vastag filamentum sötét (A) világos (I) szakasz MIOFIBRILLUM organellum http://bursaclab.bme.duke.edu/gallery.php?id=19 harántcsíkolat I vonal H zóna M vonal A vonal L~ 2.2 µm A HARÁNTCSÍKOLT IZOM SZERKEZETE: MIOFILAMENTUMOK VASTAG FILAMENTUM MIOZIN II: A MOTOR MIOZIN II (lásd: motor fehérjék) kereszthíd fej nyak farok A miozin II feji és nyaki régiójának térszerkezete. (lásd: röntgendiffrakció) FEJ NYAK aktin-kötő zseb emelőkar Miofilamentumok transzmissziós elektron mikroszkópiával (TEM) készített felvétele. (lásd: mikroszkópiai módszerek) VASTAG FILAMENTUM miozinii VÉKONY FILAMENTUM aktin szabályozó fehérjék tropomiozin, troponin, tropomodulin VASTAG FILAMENTUM Geevesand Holmes AdvancesinProtein Chemistry2005. nukleotid-kötő régió energia forrás: ATP ATPáz aktivitás (bazális) kémiai energia szerkezeti változás erőkifejtés, mechanikai munka FAROK PTE ÁOK Biofizikai Intézet - Bugyi Beáta 2

VÉKONY FILAMENTUM AKTIN: A PÁLYA AKTIN MONOMER G-AKTIN polimerizáció AKTIN FILAMENTUM F-AKTIN Banga Ilona Straub F. Brúnó hegyes (-) vég szöges (+) vég 4 ATP-Mg 2+ 2 ~ 5 nm 3 szöges (+) vég 1 Szent-Györgyi Albert munkacsoportja: Szeged, 1933 ACTIN = ACTivatIN INg Hild, Bugyi et al. Cytoskeleton2010 ~ 8 nm hegyes (-) vég kép: Szent-Györgyi Albert munkacsoportja Szegeden 1933-ban. 1 Szent-Györgyi Albert; 2 Straub F. Brunó; 3 Laki Kálmán; 4 Banga Ilona (Szent-GyörgyiAndrásszívességéből) MOTOR A PÁLYÁN: AKTO-MIOZIN KERESZTHÍD CIKLUS AKTIN AKTIVÁLTA ATPáz EZIMATIKUS AKTIVITÁS ERŐKIFEJTÉS CIKLUSA A M:ADP-Pi kereszthíd: kapcsolt kapcsolás MUNKACSAPÁS erőkifejtés ~ 10 nm Pi disszociáció ADP disszociáció KERESZTHÍD CIKLUS RIGOR rigor mortis A M:ADP kereszthíd: kapcsolt ATP kötés szétkapcsolás M:ADP-Pi kereszthíd: kikapcsolt VISSZACSAPÁS ATP hidrolízis M:ATP kereszthíd: kikapcsolt A: aktin, M: miozinii PTE ÁOK Biofizikai Intézet - Bugyi Beáta 3

AKTO-MIOZIN KERESZTHÍD CIKLUS in vitro IZOM SZERKEZET FUNKCIÓ Az akto-miozin filamentum rendszer egy MECHANOKÉMIAI GÉPEZET, amely KÉMIAI ENERGIÁt SZERKEZETI VÁLTOZÁSok révén ERŐKIFEJTÉSsé és MECHANIKAI MUNKÁvá alakít.! erőátvitel nélküli, nem szabályozott gépezet?mimásravanszükség? ERŐÁTVITEL: HORGONY Z és M vonal / ínak SZABÁLYOZÓ ELEMEK: TÉRBELI KIZÁRÁSOS MODELL Ca 2+ érzékeny troponin tropomiozin rendszer ERŐÁTVITEL Z VONAL, M VONAL Z VONAL, M VONAL ERŐÁTVITEL ÍN IZOM ÍN CSONT vékony filamentum Z vonal vastag filamentum M vonal Z vonal M vonal Z vonal PTE ÁOK Biofizikai Intézet - Bugyi Beáta 4

CSÚSZÓFILAMENTUM MODELL Andrew.F. Huxley (1954), Hugh. E. Huxley (1954) SZABÁLYOZÓ ELEMEK TROPOMIOZIN TROPOMIOZIN alfa helikális coiled-coil dimer aktin filamentum-kötő fehérje (N-C terminális kapcsolat tropomiozin polimer) 1 tropomiozin dimer 7 aktin alegységgel van kölcsönhatásban PDB: 2TMA C N Z-Z: szarkomer: rövidül I szakasz: rövidül A szakasz: nem változik H szakasz: rövidül Greenfieldet al. JMB 2006. A tropomiozin térszerkezete és az aktin-tropomiozin komplex szerkezetének 3D modellje. SZABÁLYOZÓ ELEMEK TROPONIN TROPONIN KOMPLEX három alegység: TROPONIN T 37 kda Tropomiozint és a többi troponin alegységet köti stabilizálja a komplexet TROPONIN I 22 kda gátolja (Inhibíció) a miozin II aktin kötést TROPONIN C 18 kda Ca 2+ -otköt TÉRBELI KIZÁRÁSOS MODELL A MIOZIN KÖTŐHELYE TÉRBEN EL VAN ZÁRVA / SZABAD PDB: 1TCF A troponin C térszerkezete kötött Ca2+-mal. PTE ÁOK Biofizikai Intézet - Bugyi Beáta 5

AZ IZOMÖSSZEHÚZÓDÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA MOLEKULÁK miozin II aktin tropomiozin troponin Ca 2+ ATP 1. stimulus 2. [Ca 2+ ] citoplazma 3. troponinc Ca 2+ -ot köt 4. troponin-tropomiozin elmozdul az aktin filamentumon: szabad miozin II kötő hely 5. miozinii az aktin filamentumhoz kötődik 6. kereszthíd ciklus ATPáz aktivitás 7. kontrakció PTE ÁOK Biofizikai Intézet - Bugyi Beáta 6