肌球蛋白的运动机理怎样?

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肌球蛋白是怎样将从ATP获得的能量同产生运动的力偶联起来?已经了解,所有肌球蛋白的头都能在肌动蛋白纤维上行走,尽管它们的尾部结合点是不同的,这就说明,所有的肌球蛋白运动的机制是相同的。目前较为公认的是滑动模型,认为单个ATP分子的水解同肌球蛋白运动的一次循环相偶联。该模型的核心是肌球蛋白的头部随着ATP的结合和水解不断产生构型的变化,从而引起在微丝上的移动。每一循环包含四个基本步骤:

  第一步,肌球蛋白的头是同肌动蛋白结合在一起的,其ATP结合位点闲置,留下一个空隙,此时一个ATP分子同头部闲置的ATP结合位点结合,由于ATP的结合,使肌球蛋白头部构型发生变化,导致肌球蛋白的头部同肌动蛋白脱离。

  第二步,肌球蛋白的头同肌动蛋白脱离之后,ATP被水解产生ADP和Pi,引起肌球蛋白的头部弯曲,在这种新构型下,肌球蛋白的头部同肌动蛋白纤维的另一个亚基结合。

  第三步,当肌球蛋白头部与肌动蛋白新亚基结合后,释放出Pi,由于Pi的释放使肌球蛋白的头部构型发生变化,并产生滑动的力。

  第四步,ADP从肌球蛋白的结合位点释放出来,肌球蛋白的头部构型恢复到原始状态,循环结束。

  在滑动模型中,肌球蛋白沿着肌动蛋白纤维行走。然而,行走所产生的结果要根据肌球蛋白或肌动蛋白是如何锚定而定。例如,在双极性的肌球蛋白纤维中,肌球蛋白的头部是紧紧锚定在粗纤维骨架上的,由于粗纤维的两端都有头部,运动的结果引起肌动蛋白纤维向中间移动,这就产生收缩。如果是一个肌球蛋白Ⅰ分子,它的尾部同膜运输小泡结合,肌球蛋白同肌动蛋白之间的作用引起的移动正是对小泡的运输。

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