驱动蛋白与轴突运输

实验目的

了解微管和驱动蛋白的结构，理解手拉手步进机制和轴突运输的意义。

实验原理

微管由 α/β 微管蛋白二聚体组成，外径约 25 nm，有 + 端和 − 端。驱动蛋白-1 向 + 端移动：前头结合 ATP 后颈链向前折叠，带动后头越过前头落在前方 16.4 nm 处，整个分子前进 8.2 nm（一个二聚体长度），每步水解 1 个 ATP。无负载时速度约 800 nm/s，速度与 ATP 浓度符合米氏动力学（Km 约 60 µM）。

实验器材

• 微管（α/β 微管蛋白）原子级三维模型
• 驱动蛋白双马达头、颈链与卷曲螺旋茎
• 被运输的囊泡
• ATP 浓度滑杆和光镊负载滑杆

实验步骤

1. 辨认微管的 α、β 微管蛋白和 + 端方向
2. 观察两个马达头交替离开和结合微管
3. 数步数，核对每步前进 8.2 nm、消耗 1 个 ATP
4. 降低 ATP 浓度，观察两步之间停顿变长
5. 查看「走完 1 米轴突需要几天」的换算

实验现象与结论

两个马达头交替前进，囊泡随之移动。生理 ATP 浓度下速度约 700～800 nm/s，走完 1 米长的坐骨神经轴突约需 15～16 天；ATP 浓度降低时步频下降，速度变慢。

注意事项

• 本内容仅供教学演示，不能替代医生诊疗
• 囊泡和茎按比例画得比实际小

常见问题

驱动蛋白每一步走多远？

每步 8.2 nm，正好是一个 α/β 微管蛋白二聚体的长度，每步消耗 1 个 ATP。

驱动蛋白朝哪个方向运输？

驱动蛋白-1 向微管 + 端移动，在轴突中就是从胞体运往末梢；向胞体方向的运输主要靠动力蛋白。