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ACTINA, MIOSINA E MOTORI MOLECOLARI
Gli organismi si muovono, le cellule si muovono e anche gli organelli e le macromolecole dentro le cellule si muovono. La maggior parte di questi movimenti derivano dall'attività di motori molecolari costituiti da proteine. I motori proteici sfruttano l'energia chimica fornita da ATP.
Qui è rappresentata la divisione cellulare (ovvero mitosi), tutte le nostre cellule somatiche si dividono, esclusi i gameti. Durante la mitosi la cellula deve dividere il DNA (infatti prima tutto il DNA viene duplicato), e durante la mitosi il DNA viene diviso in 2 parti uguali. Ciascun cromatidio di ciascun cromosoma migra verso i poli opposti della cellula; e questo accade perché nel centromero ci sono delle proteine speciali (che funzionano da motore), poiché queste si attivano e camminano verso le fibre del fuso, e nel mentre si trascinano i cromatidi, uno in un verso e l'altro in quello opposto. Queste proteine funzionano.
Perché CONSUMANO ATP, e così avviene il movimento dei cromosomi (solo che essendo una cosa così microscopica è impossibile vedere questa cosa). Prendiamo in esempio il ghepardo, il suo movimento così veloce, è un susseguirsi di movimenti microscopici che permettono ai muscoli di muoversi così velocemente. Questi movimenti macroscopici sono delle interazioni tra le proteine che compongono un motore molecolare.
ACTINA: è una proteina globulare, chiamata G-actina. Quello sopra è un filamento di actina; mentre se ci riferiamo al disegno sotto, ogni pallino è una proteina globulare, che tutte insieme compongono un FILAMENTO di actina. Mentre se si hanno due filamenti di actina, si intrecciano tra loro formando un'elica, e possiamo trovarla dentro ai muscoli scheletrici.
MIOSINA: è una tra le più grosse conosciute. Si hanno 2 catene pesanti (rappresentati da un filamento rosa e rosso nel disegno), e si avvolgono per
andrà a costituire la vera e propria fibra muscolare. Infatti una fibra muscolare contiene DIVERSE miofibrille. Ciascuna fibra muscolare è multinucleata (cioè presenta più di un nucleo). La struttura molecolare della fibra muscolare è molto complessa, e partecipano svariate proteine diverse. Il citoplasma di queste è molto diverso dalle altre cellule, perché questo citoplasma è riempito dalle miofibrille; e ciascuna di esse è costituita dai sarcomeri. Nella banda chiara troviamo i filamenti di actina, mentre nella parte più scura subito dopo visono i filamenti di miosina, e poi al centro del sarcomero avremo la linea M che è costituita da proteine. Quando questa miofibrilla si contrare, i filamenti sottili (banda I) diminuisce di dimensione da entrambe le parti, e questo è il meccanismo che si può osservare. In altro è rappresentato un sarcomero rilassato, e i due esagoni a destra e sinistra sono
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idischi Z, subito dopo si ha la banda I (dove si ha unicamente i filamenti sottili di actina, e per questo sono più chiari), man mano che mi avvicino al centro, si ha la banda A (quindi la parte più scura), a inizio banda A si ha una parte dove convivono sia i filamenti spessi e quelli chiari.
I filamenti spessi (in rosa) sono circondati da filamenti sottili di actina, nello stato rilassato le teste di miosina non interagiscono con l'actina, convivono solamente nello stesso spazio.
Nella parte centrale si hanno i fasci di miosina, poi si ha la banda M e si ripete tutta la sequenza dalla parte opposta.
Nella contrazione, l'actina è stata spostata dalle teste di miosina verso il centro (banda m) così il sarcomero si rimpicciolisce (contare), e questa azione è quella azione microscopica che consente la contrazione muscolare.
Quando si ha lo stimolo della contrazione muscolare questo non avviene con un solo sarcomero, ma si hanno migliaia di
sarcomeri.ATP si collega alla testa della miosina, viene idrolizzato, quindi scisso uno dei legami con uno dei gruppi fosfato generando ADP.L'idrolisi dell'ATP porta un cambiamento nella conformazione della testa della miosina facenda raddrizzare.Una volta raddrizato il gruppo fosfato viene liberato affinché la testa possa attaccarsi alla successiva subunità dell'actina.Ad ultimo viene rilasciato ATP, il quale permette alla testa della miosina di ritornare ed essere piegata.Questo movimento fa slittare in avanti la testa, e il processo si ripete finché avviene la contrazione.Lo ione calcio quando il muscolo è rilassato si trova dentro il reticoli sarcoplasmatico, il quale è insieme di membrane che è in grado di sequestrare il Ca++ intracellulare e di rilasciarlo molto rapidamente. Questo è un insieme di miofibrille, e la prima che riusciamo a vedere (a sinistra) è praticamente spoglia, quindi possiamo
vederel'alternanza delle bande che si trovano nei sarcomeri. Le miofibrille generalmente hanno un altro aspetto, nel senso che sono ricoperte da una reticolo sarcoplasmatico, quindi le vedremo come le prime 2 in sovraimpressione. Questo reticolo ha una struttura tubolare che percorre la maggior parte delle miofibrille, e quando si arriva in corrispondenza di una linea Z, le membrane del reticolo si fondono assieme e formano delle strutture chiamate "cisterne terminali". Sempre a livello della linea Z si ha una sorta di filamento chiamato TUBULO T, e divide le cisterne da sopra e sotto. Il calcio ++ riesce ad uscire e rientrare grazie a 2 canali specifici: - VOCC: sono canali per il calcio voltaggio dipendenti, e grazie all'apertura di questi il calcio riesce ad uscire dal reticolo. Sono dei canali costituiti da proteine, e queste sono proteine sensibili ai cambiamenti di voltaggio del sarcolemma (membrana); infatti essi si aprono SOLO quando il voltaggio del sarcolemma.raggiunge uno specifico valore. - Ca++ - ATP: hanno bisogno di energia per riuscire a prendere il calcio e rimetterlo nel reticolo. Questa pompa per il calcio funziona in un determinato modo: Il canale ha una parte (denominata il motore) ed è la parte che utilizza l'ATP, questa viene idrolizzata per ottenere ADP e i gruppi fosfati, e il motore consente a questa parte di cambiare conformazione, quindi permette di trasportare gli ioni calcio che sono ALL'ESTERNO all'INTERNO del reticolo sarcoplasmatico, utilizzando 1 MOLECOLA DI ATP PER 2 IONI CALCIO. Le strutture con "M" sono le fibre muscolari; Le strutture B sono gli assoni che fanno parte dei motoneuroni, i quali trasportano lo stimolo di contrazione sino ai muscoli. La zona in cui gli assoni interagiscono con i muscoli viene definita SINAPSI NEURO-MUSCOLARE. La sinapsi neuro muscolare è composta da 3 parti: - Membrana presinaptica; che è la parte terminale dell'assone del neurone che portastimolo- Spazio sinaptico, che è il piccolo spazio che divide la membrana pre-sinaptica dalla membrana post-sinaptica. La trasmissione dell'impulso si realizza per coalescenza tra la membrana che riveste le vescicole presinaptiche e le membrana post sinaptica, con conseguente liberazione del contenuto delle vescicole nella camera presinaptica; che nel disegno sopra le vescicole sono rappresentate dai puntini, palline messe affianco al 3.
LIPIDI: Una gran parte di questi viene introdotta attraverso l'alimentazione. Essi sono insolubili in acqua (quindi idrofobici), e per come sono costituiti (dal punto di vista chimico) repellono l'acqua. Il PLASMA, che è il mezzo con cui vengono distribuiti, è sostanzialmente costituito di acqua, vengono trasportate quindi sotto forma di LIPOPROTEINE. Le lipoproteine sono aggregati molecolari costituiti da specifiche proteine trasportatrici, chiamate lipoproteine a cui si associano in proporzioni diverse fosfolipidi.
strutture sferiche di diametro variabile la cui solubilità è dovuta ad un involucro esterno idrosolubile. Questa lipoproteina è chiamata LDL.
La struttura esterna (quella azzurra) sono i fosfolipidi, infatti sono formati dalle teste polari (sfere azzurre) e sono rivolte verso l'esterno, e tutte le code idrofobiche (gialle) sono rivolte verso l'interno. Sono inserite delle proteine su di esse, e anche queste hanno una parte che si infiltra dentro perché idrofobica.
Quelle palline rosse invece sono delle molecole di colesterolo (esterificato), ed è posizionato all'interno dello strato fosfolipidico in modo da mostrare il suo gruppo OH verso l'esterno (essendo che è un gruppo polare).
Le lipoproteine hanno varie dimensioni ma anche varie funzioni.
La prima foto sono delle lipoproteine che si formano nello stomaco, appena dopo mangiato.
Riassunto schematico della struttura delle lipoproteine. (anfipatiche si intende che hanno una parte
polare euna Apolare, quindi siintendono i fosfolipidi,colesterolo)I lipidi vengono trasportati a livello dello stomaco, poi quando vengono immessi i lipidinell'intestino, ad inizio intestino viene liberato il sale biliare che emulsionano i lipidi formandodelle micelle miste.Le lipasi intestinali poi degradano i trigliceridi e a livello dell'intestino crasso possono essereassorbiti dagli enterociti ( cellule che possono assorbire tutte le sostanze nutritive e non sologli acidi grassi) ma gli enterociti non trattengono le sostanze, una volta assorbite vengonodistribuite tramite il torrente circolatorio sistema linfatico.NON possono essere inseriti nei capillari perchè idrofobici, e quindi vengono formati ichilomicroni che permettono il passaggio nel flusso circolatorio.Il chilomicroni viene immesso nel torrente circolatorio e inizia a circolar