Περιεχόμενο
- Η δομή των προκαρυωτικών κυττάρων Flagella είναι απλή
- Ευκαρυωτικές Flagella έχουν μια σύνθετη δομή
- Flagella Work μέσω της περιστροφικής κίνησης του νήματος
- Η προκαρυωτική φλάγκελα των βακτηρίων εκτελείται από ένα σηματοδοτικό μοτέρ
- Ευκαρυωτική Flagella Χρησιμοποιήστε το ATP για να λυγίσετε
- Οι προκαρυωτικές σημαίες είναι σημαντικές για τη βακτηριακή διάδοση
- Τα ευκαρυωτικά κύτταρα χρησιμοποιούν Flagella για να μετακινήσουν τους εσωτερικούς και εξωτερικούς οργανισμούς
Η κυτταρική κινητικότητα αποτελεί βασικό συστατικό για την επιβίωση πολλών οργανισμών μεμονωμένων κυττάρων και μπορεί να είναι σημαντικό και σε πιο προηγμένα ζώα. Τα κύτταρα χρησιμοποιούν μαστίγια για μετακίνηση να αναζητήσουν τρόφιμα και να ξεφύγουν από τον κίνδυνο. Τα μαστιγιά μανταλάκια μπορούν να περιστραφούν για να προωθήσουν την κίνηση μέσω ενός εφέ τιρμπουσού, ή μπορούν να λειτουργήσουν σαν κουπιά σε κύτταρα γραμμών μέσω υγρών.
Flagella βρίσκονται σε βακτηρίδια και σε ορισμένους ευκαρυώτες, αλλά αυτοί οι δύο τύποι flagella έχουν διαφορετική δομή.
Ένα βακτηριακό μαστίγιο βοηθά τα ευεργετικά βακτήρια να κινηθούν μέσα στον οργανισμό και βοηθούν τα βακτήρια που προκαλούν ασθένειες να εξαπλωθούν κατά τη διάρκεια μολύνσεων. Μπορούν να κινηθούν προς το σημείο όπου μπορούν να πολλαπλασιαστούν και μπορούν να αποφύγουν κάποιες επιθέσεις από το ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού. Για προχωρημένα ζώα, κύτταρα όπως το σπέρμα κινούνται με τη βοήθεια μαστιγίου.
Σε κάθε περίπτωση, η κίνηση του μαστιγίου επιτρέπει στο κύτταρο να κινηθεί προς μία γενική κατεύθυνση.
Η δομή των προκαρυωτικών κυττάρων Flagella είναι απλή
Οι Flagella για προκαρυωτικά όπως βακτήρια αποτελούνται από τρία μέρη:
Το σπειροειδές νήμα δημιουργείται με τη μεταφορά της πρωτεΐνης μαστίγας από κυτταρικά ριβοσώματα διαμέσου του κοίλου πυρήνα στην κορυφή όπου συνδέεται η φασγκελίνα και κάνει το νήμα να αναπτυχθεί. Το βασικό σώμα σχηματίζει το μοτέρ του μαστιγίου, και το άγκιστρο δίνει στην περιστροφή ένα εφέ τιρμπουσού.
Ευκαρυωτικές Flagella έχουν μια σύνθετη δομή
Η κίνηση των ευκαρυωτικών μαστιγίων και αυτών των προκαρυωτικών κυττάρων είναι παρόμοια, αλλά η δομή του νήματος και ο μηχανισμός περιστροφής είναι διαφορετικά. Το βασικό σώμα της ευκαρυωτικής μαστίγας είναι αγκυροβολημένο στο κυτταρικό σώμα, αλλά το μαστίγιο στερείται ράβδου και δίσκων. Αντ 'αυτού, το νήμα είναι στερεό και αποτελείται από ζεύγη μικροσωληναρίων.
Οι σωληνίσκοι είναι διατεταγμένοι ως εννέα διπλοί σωλήνες γύρω από ένα κεντρικό ζεύγος σωλήνων σε ένα σχηματισμό 9 + 2. Τα σωληνάρια αποτελούνται από γραμμικές πρωτεϊνικές χορδές γύρω από ένα κοίλο κέντρο. Οι διπλοί σωλήνες έχουν κοινό τοίχο ενώ οι κεντρικοί σωλήνες είναι ανεξάρτητοι.
Οι ακτίνες πρωτεΐνης, οι άξονες και οι σύνδεσμοι ενώνουν τους μικροσωληνίσκους κατά μήκος του νήματος. Αντί μιας κίνησης που δημιουργείται στη βάση με την περιστροφή των δακτυλίων, η κίνηση της μαστίγας προέρχεται από την αλληλεπίδραση των μικροσωληναρίων.
Flagella Work μέσω της περιστροφικής κίνησης του νήματος
Αν και τα βακτηριακά μαστίγια και αυτά των ευκαρυωτικών κυττάρων έχουν διαφορετική δομή, και οι δύο δουλεύουν μέσω μιας περιστροφικής κίνησης του νήματος για να προωθήσουν το κύτταρο ή να μεταφέρουν ρευστά πέρα από το κύτταρο. Τα βραχύτερα νημάτια θα τείνουν να κινούνται εμπρός και πίσω, ενώ τα μακρύτερα νημάτια θα έχουν κυκλική σπειροειδή κίνηση.
Στα βακτηριακά μαστίγια, το άγκιστρο στο κάτω μέρος του νήματος περιστρέφεται όπου είναι αγκυρωμένο στο κυτταρικό τοίχωμα και στη μεμβράνη πλάσματος. Η περιστροφή του αγκίστρου έχει ως αποτέλεσμα μια κίνηση που μοιάζει με έλικα του μαστιγίου. Στο ευκαρυωτικό μαστίγιο, η περιστροφική κίνηση οφείλεται στη διαδοχική κάμψη του νήματος.
Η προκύπτουσα κίνηση μπορεί να είναι μαστίγιο εκτός από την περιστροφική.
Η προκαρυωτική φλάγκελα των βακτηρίων εκτελείται από ένα σηματοδοτικό μοτέρ
Κάτω από το άγκιστρο βακτηριακών μαστιγίων, η βάση του μαστιγίου συνδέεται με το κυτταρικό τοίχωμα και τη μεμβράνη του πλάσματος των κυττάρων με μια σειρά δακτυλίων που περιβάλλουν πρωτεϊνικές αλυσίδες. Μια αντλία πρωτονίων δημιουργεί κλίση πρωτονίων στον χαμηλότερο από τους δακτυλίους και η ηλεκτροχημική κλίση εξάγει την περιστροφή μέσω ενός κινητήρια δύναμη πρωτονίων.
Όταν τα πρωτόνια διαχέονται στο χαμηλότερο όριο του δακτυλίου λόγω της κινητήριας δύναμης του πρωτονίου, περιστρέφεται ο δακτύλιος περιστροφής και το συνδεδεμένο άγκιστρο νήματος. Η περιστροφή σε μια κατεύθυνση έχει ως αποτέλεσμα μια ελεγχόμενη κίνηση προς τα εμπρός του βακτηριδίου. Η περιστροφή προς την άλλη κατεύθυνση κάνει τα βακτήρια να κινούνται με τυχαίο τρόπο.
Η προκύπτουσα βακτηριακή κινητικότητα σε συνδυασμό με την αλλαγή στην κατεύθυνση της περιστροφής παράγει ένα είδος τυχαίου περιπάτου που επιτρέπει στα κύτταρα να καλύπτουν πολύ έδαφος σε μια γενική κατεύθυνση.
Ευκαρυωτική Flagella Χρησιμοποιήστε το ATP για να λυγίσετε
Η βάση του μαστιγίου των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι σταθερά αγκυρωμένη στην κυτταρική μεμβράνη και οι μαστίγες μαστίζονται μάλλον παρά περιστρέφονται. Οι πρωτεϊνικές αλυσίδες κάλεσαν dynein συνδέονται με μερικούς από τους διπλούς μικροσωληνίσκους διατεταγμένους γύρω από τα νημάτια flagella σε ακτινικές ακτίνες.
Τα μόρια της δινεϊνης χρησιμοποιούν ενέργεια τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), ένα μόριο αποθήκευσης ενέργειας, για να παράγει κίνηση κάμψης στο μαστίγιο.
Τα μόρια της dynein κάνουν την κάμψη flagella μετακινώντας τους μικροσωληνίσκους προς τα πάνω και προς τα κάτω μεταξύ τους. Αφήνουν μία από τις φωσφορικές ομάδες από τα μόρια ΑΤΡ και χρησιμοποιούν την απελευθερωμένη χημική ενέργεια για να αρπάξουν έναν από τους μικροσωληνίσκους και να τα μετακινήσουν ενάντια στο σωληνάριο στο οποίο είναι προσαρτημένα.
Συντονίζοντας μια τέτοια ενέργεια κάμψης, η προκύπτουσα κίνηση του νήματος μπορεί να είναι περιστροφική ή προς τα εμπρός και πίσω.
Οι προκαρυωτικές σημαίες είναι σημαντικές για τη βακτηριακή διάδοση
Ενώ τα βακτήρια μπορούν να επιβιώσουν για παρατεταμένες περιόδους στον ανοικτό αέρα και στις συμπαγείς επιφάνειες, αναπτύσσονται και πολλαπλασιάζονται σε υγρά. Τυπικά ρευστά περιβάλλοντα είναι πλούσιες σε θρεπτικές ουσίες λύσεις και το εσωτερικό των προηγμένων οργανισμών.
Πολλά από αυτά τα βακτήρια, όπως αυτά του έντερο ζώων, είναι ωφέλιμα, αλλά πρέπει να είναι σε θέση να βρουν τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται και να αποφύγουν επικίνδυνες καταστάσεις.
Οι Flagella τους επιτρέπουν να κινούνται προς τα τρόφιμα, μακριά από επικίνδυνες χημικές ουσίες και να εξαπλώνονται όταν πολλαπλασιάζονται.
Δεν είναι ευεργετικά όλα τα βακτήρια στο έντερο. Η. Pylori, για παράδειγμα, είναι ένα βασεολόγιο που προκαλεί έλκη στομάχου. Στηρίζεται στο μαστίγιο για να μετακινηθεί μέσω της βλέννης του πεπτικού συστήματος και να αποφύγει περιοχές που είναι πολύ όξινες. Όταν βρίσκει ένα ευνοϊκό χώρο, πολλαπλασιάζεται και χρησιμοποιεί το μαστίγιο για να εξαπλωθεί.
Μελέτες έχουν δείξει ότι το Η. Pylori οι μαστιγωγοί αποτελούν βασικό παράγοντα της μολυσματικότητας των βακτηριδίων.
Σχετικό άρθρο: Μεταγωγή σήματος: Ορισμός, Λειτουργία, Παραδείγματα
Τα βακτήρια μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με το τον αριθμό και την τοποθεσία των μαστιγίων τους. Μονόξινο τα βακτήρια έχουν ένα μοναδικό μαστίγιο στο ένα άκρο του κυττάρου. Lophotrichous τα βακτηρίδια έχουν μια δέσμη διαφόρων σημαδιών στο ένα άκρο.
Peritrichous τα βακτήρια έχουν αμφότερα πλευρικά μαστίγια και μαστίγια στα άκρα του κυττάρου ενώ αμφιτριωτικό τα βακτήρια μπορεί να έχουν ένα ή περισσότερα μαστίγια και στα δύο άκρα.
Η διάταξη του μαστιγίου επηρεάζει πόσο γρήγορα και με ποιο τρόπο μπορεί να κινηθεί το βακτήριο.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα χρησιμοποιούν Flagella για να μετακινήσουν τους εσωτερικούς και εξωτερικούς οργανισμούς
Ευκαρυωτικά κύτταρα με πυρήνα και οργανίδια βρίσκονται σε ανώτερα φυτά και ζώα, αλλά και ως μονοκύτταροι οργανισμοί. Τα ευκαρυωτικά μαστίγια χρησιμοποιούνται από τα πρωτόγονα κύτταρα για να κινηθούν, αλλά μπορούν να βρεθούν και σε προχωρημένα ζώα.
Στην περίπτωση μονοκύτταρων οργανισμών, οι μαστιγωγοί χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό τροφίμων, την εξάπλωση και τη διαφυγή από θηρευτές ή δυσμενείς συνθήκες. Σε προχωρημένα ζώα, συγκεκριμένα κύτταρα χρησιμοποιούν ευκαρυωτικό μαστίγιο για ειδικούς σκοπούς.
Για παράδειγμα, τα πράσινα άλγη Chlamydomonas reinhardtii χρησιμοποιεί δύο μαστίγες αλγών για να περάσουν από το νερό των λιμνών και των ποταμών ή του εδάφους. Στηρίζεται σε αυτή την κίνηση για να εξαπλωθεί μετά την αναπαραγωγή και είναι ευρέως διαδεδομένη σε όλο τον κόσμο.
Σε ανώτερα ζώα, το κύτταρο σπέρματος είναι ένα παράδειγμα κινητού κυττάρου που χρησιμοποιεί ευκαρυωτικό φλοιό για κίνηση. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο το σπέρμα κινείται μέσω της γυναικείας αναπαραγωγικής οδού για να γονιμοποιήσει το αυγό και να αρχίσει τη σεξουαλική αναπαραγωγή.