Схема организации реснички на поперечном разрезе (А) и объемная модель строения (Б).

1,2 — микротрубочки периферического дублета; 3 — динеиновые "руки"; 4 — нексиновые "спицы"; 5 — центральный дублет; 6 — нексиновая капсула; 7 — плазматическая мембрана; 8 — сателлитное тельце; 9 — базальное тельце; 10 — триплеты микротрубочек; 13,14 — базальный аппарат крепления; 15 — апикальная "шапочка" — аппарат крепления центрального дублета к плазматической мембране; 16 — фибриллярные структуры крепления периферических дублетов к плазматической мембране

Схема движения реснички на поверхности клетки. Каждый цикл длится от 0.1 до 0.2 с.

Слева — Схема строения актинового филамента, показывающая спиральную укладку молекул глобулярного актина. Справа — Схема строения микротрубочки.

А — поперечный срез; Б — участок микротрубочки

Строение молекулы миозина

Шарнирные участки в молекуле миозина

Еще один белок, принимающий участие в сокращении, называется миозин. Его структура хорошо изучена и представляет собой две переплетенные альфа-спирали с головками на концах. При этом имеется так называемая шарнирная область, в которой возможны изгибания. Даже одна такая молекула способна, связываясь головками с желобками актинового филамента, способна в присутствии кальция по нему взбираться, попеременно сгибаясь и разгибаясь (с расходом АТФ).

Молекулы миозина способны объединятся в димеры. Такой димер способен прикрепиться к двум нитям актина и двигать их навстречу друг другу в присутствии кальция. Более того, молекулы миозина способны слипаться друг с другом в агрегаты большего размера, так что получаются конструкции из сотен и даже тысяч молекул. Они представляют собой цилиндр с шестью рядами головок. Внутри — молекулы миозина, а торчат ряды головок. В середине такой молекулы есть пространство в котором, с одной стороны молекула ориентирована в одну сторону, а с другой — в другую, ширина конструкции примерно равна удвоенной длине молекулы миозина. В агрегате шесть филаментов с одной и шесть с другой стороны, и как только в среде появится кальций, они могут быть потащены навстречу друг другу.

Из таких агрегатов может быть составлена более сложная структура. Агрегат миозина с шестью рядами головок и нити актина (актиновые филаменты) — опять агрегат миозина и т. д. То есть получается по сути кристаллическая структура, в которой каждый актиновый филамент связан с тремя миозиновыми, а каждый миозиновый — с шестью актиновыми. Вся структура может сокращаться, и примерно так устроено мышечное волокно, например, поперечно-полосатые мышцы.

Рис. 73. Механизм смещения активного микрофиламента относительно молекулы миозина. Предполагается, что каждая из головок молекулы миозина осуществляет этот цикл независимо друг от друга.

К диску из специального белка с двух сторон прикреплены актиновые филаменты. Между актиновыми филаментами находятся агрегаты миозина. Получается структура с поперечными полосками (отсюда и название поперечно-полосатая мышца). Если в нее подать кальций, а для этого нужны участки эндоплазматической сети и белки-каналы в ней, которые в нужный момент откроются. Чтобы они открылись, нужно, чтобы по мембране мышцы побежал потенциал действия, о котором вам потом расскажут. Кальций выйдет, и тогда вся конструкция сократиться. Головки миозина присоединятся к актиновым филаментам и потянут их.

Рис. 62. Упрощенная схема различных изменений в структурной состоянии актина, обусловленных его взаимодействием со специфическими белками. На схеме не показаны заякоривающие белки (такие, как винкулил), которые связывают актиновые нити с другими клеточными компонентами, и различные малоизученные копирующие белки.

Ядро и ядерная оболочка

Ядерная оболочка двойная, в ней есть ядерные поры, они окружены в три ряда кругом из восьми белками. Один внешний круг контактирует с цитоплазмой, другой средний и внутренний круг контактирует с внутренностью ядра. Ядерная пора выполняет достаточно сложную функцию. Все белки синтезируются в цитоплазме. Соответственно, ядерная пора должна пропустить внутрь ядра только те белки, которые должны там работать, и не пропустить другие. Исследования показали, что существует определенная последовательности аминокислот, которая является пропуском внутрь ядра. Если эти 5–6 аминокислот химически присоединить к шарику латекса, и взвесь таких шариков инъецировать внутрь клетки, то белки пор протащат шарики в ядро. С другой стороны, эти же белки должны не выпускать из ядра молекулы ДНК, РНК и др. Молекулы ДНК особым образом закреплены в ядре, так что каждой молекуле (хромосоме) соответствует определенная хромосомная территория, участок внутри ядра. Иногда при повреждении клетки, например, под действием радиации, хромосомы с двух сторон ядра двигаются навстречу друг другу и с помощью специальных белков сравниваются и исправляют повреждение. Это все мало изучено, известно только, что ДНК прикреплена.

Рис. 113. Схема строения и расположения ядерных поровых комплексов ядерной оболочки.

Популяционная динамика

ЛЕКЦИЯ № 14

П. В. Турчин, Коннектикут

Цель данной лекции дать представление о совершенно потрясающей области биологии, как популяционная динамика.