فلاجيلا: الأنواع والوظيفة والبنية

تنقل الخلية هو عنصر أساسي لبقاء العديد من الكائنات وحيدة الخلية ، ويمكن أن يكون مهمًا أيضًا في الحيوانات الأكثر تقدمًا. تستخدم الخلايا سوط ل الحركة للبحث عن الطعام والهروب من الخطر. يمكن تدوير الأسواط التي تشبه السوط لتعزيز الحركة من خلال تأثير المفتاح ، أو يمكن أن تعمل مثل المجاذيف لتجفيف الخلايا من خلال السوائل.

تم العثور على فلاجيلا في البكتيريا وفي بعض حقيقيات النوى ، ولكن هذين النوعين من الأسواط لهما بنية مختلفة.

يساعد السوط البكتيري البكتيريا المفيدة على التحرك عبر الكائن الحي ويساعد البكتيريا المسببة للأمراض على الانتشار أثناء العدوى. يمكنهم الانتقال إلى حيث يمكنهم التكاثر ، ويمكنهم تجنب بعض الهجمات من الجهاز المناعي للكائن الحي. بالنسبة للحيوانات المتقدمة ، تتحرك الخلايا مثل الحيوانات المنوية بمساعدة السوط.

في كل حالة ، تسمح حركة السوط للخلية بالتحرك في اتجاه عام.

فلاجيلا ل بدائيات النوى مثل البكتيريا تتكون من ثلاثة أجزاء:

1. ال خيوط من السوط هو أنبوب مجوف مصنوع من بروتين سوطي يسمى جلد.
2. في قاعدة الفتيل هو أ ربط مرن يقرن الفتيل بالقاعدة ويعمل كمفصل عالمي.
3. ال جسم أساسي يتكون من قضيب وسلسلة من الحلقات التي تثبت السوط بجدار الخلية وغشاء البلازما.

يتم إنشاء الشعيرة السوطية عن طريق نقل بروتين فلاجيلين من ريبوسوم الخلية عبر اللب المجوف إلى الطرف حيث يتصل السوط ويجعل الخيط ينمو. يشكل الجسم القاعدي محرك من السوط ، والخطاف يعطي الدوران تأثير المفتاح.

حركة حقيقيات النوى تتشابه الأسواط وخلايا بدائية النواة ، لكن بنية الشعيرة وآلية الدوران مختلفة. يرتكز الجسم القاعدي لسوط حقيقيات النوى على جسم الخلية ، لكن السوط يفتقر إلى قضيب وأقراص. بدلاً من ذلك ، يكون الخيط صلبًا ويتكون من أزواج من الأنابيب الدقيقة.

يتم ترتيب الأنابيب على شكل تسعة أنابيب مزدوجة حول زوج مركزي من الأنابيب في تشكيل 9 + 2. الأنابيب تتكون من سلاسل البروتين الخطية حول مركز مجوف. تشترك الأنابيب المزدوجة في جدار مشترك بينما تكون الأنابيب المركزية مستقلة.

تنضم دعامات ومحاور ووصلات البروتين إلى أنابيب مجهرية على طول الشعيرة. بدلاً من الحركة التي تنشأ في القاعدة عن طريق تدوير الحلقات ، تأتي حركة السوط من تفاعل الأنابيب الدقيقة.

على الرغم من أن الأسواط البكتيرية وتلك الموجودة في الخلايا حقيقية النواة لها بنية مختلفة ، إلا أنهما يعملان من خلال حركة دورانية للخيوط لدفع الخلية أو تحريك السوائل خارج الخلية. تميل الخيوط الأقصر إلى التحرك ذهابًا وإيابًا بينما تكون للخيوط الأطول حركة لولبية دائرية.

في الأسواط البكتيرية ، يدور الخطاف الموجود في الجزء السفلي من الشعيرة حيث يتم تثبيته على جدار الخلية و غشاء بلازمي. ينتج عن دوران الخطاف حركة تشبه المروحة للسوط. في سوط حقيقيات النوى ، ترجع الحركة الدورانية إلى الانحناء المتسلسل للخيوط.

يمكن أن تكون الحركة الناتجة شبيهة بالجلد بالإضافة إلى الدوران.

تحت خطاف الأسواط البكتيرية ، يتم ربط قاعدة السوط بجدار الخلية وغشاء البلازما للخلية بسلسلة من الحلقات المحاطة بسلاسل بروتينية. تخلق مضخة البروتون تدرجًا بروتونيًا عبر أدنى الحلقات ، ويدور التدرج الكهروكيميائي خلال بروتون القوة الدافعة.

عندما تنتشر البروتونات عبر الحد الأدنى للحلقة بسبب القوة الدافعة للبروتون ، تدور الحلقة ويدور خطاف الفتيل المرفق. ينتج عن الدوران في اتجاه واحد حركة أمامية محكومة للبكتيريا. فالتناوب في الاتجاه الآخر يجعل البكتيريا تتحرك بشكل عشوائي.

تنتج الحركة البكتيرية الناتجة جنبًا إلى جنب مع التغيير في اتجاه الدوران نوعًا من المشي العشوائي الذي يسمح للخلية بتغطية الكثير من الأرض في اتجاه عام.

إن قاعدة سوط الخلايا حقيقية النواة مثبتة بقوة في غشاء الخلية وينحني السوط بدلاً من تدويره. تسمى سلاسل البروتين دينين تعلق على بعض الأنابيب الدقيقة المزدوجة المرتبة حول خيوط السوط في برامق شعاعية.

تستخدم جزيئات dynein الطاقة من أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، جزيء تخزين الطاقة ، لإنتاج حركة منحنية في السوط.

تجعل جزيئات الداينين ​​السوط ينثني عن طريق تحريك الأنابيب الدقيقة لأعلى ولأسفل ضد بعضها البعض. يفصلون إحدى مجموعات الفوسفات من جزيئات ATP ويستخدمون الطاقة الكيميائية المحررة للاستيلاء على أحد الأنابيب الدقيقة وتحريكها ضد الأنبوب الذي ترتبط به.

من خلال تنسيق حركة الانحناء هذه ، يمكن أن تكون حركة الفتيل الناتجة دورانية أو ذهابًا وإيابًا.

بينما يمكن للبكتيريا البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة في الهواء الطلق وعلى الأسطح الصلبة ، فإنها تنمو وتتكاثر في السوائل. بيئات السوائل النموذجية عبارة عن محاليل غنية بالمغذيات وداخل الكائنات الحية المتقدمة.

العديد من هذه البكتيريا ، مثل تلك الموجودة في أمعاء الحيوانات، مفيدة ، ولكن يجب أن يكونوا قادرين على العثور على العناصر الغذائية التي يحتاجونها وتجنب المواقف الخطرة.

تسمح لهم الأسواط بالتحرك نحو الطعام ، بعيدًا عن المواد الكيميائية الخطرة والانتشار عندما تتكاثر.

ليست كل البكتيريا الموجودة في الأمعاء مفيدة. ح. بيلوري، على سبيل المثال ، هي بكتيريا سوطية تسبب قرحة في المعدة. يعتمد على الأسواط للتحرك عبر مخاط الجهاز الهضمي وتجنب المناطق شديدة الحموضة. عندما يجد مساحة مواتية ، فإنه يتكاثر ويستخدم السوط للانتشار.

أظهرت الدراسات أن ح. بيلوري الأسواط هي عامل رئيسي في عدوى البكتيريا.

مقالات لها صلة: تحويل الإشارة: التعريف والوظيفة والأمثلة

يمكن تصنيف البكتيريا وفقًا لـ العدد والموقع من سوطهم. رتيب تحتوي البكتيريا على سوط واحد في أحد طرفي الخلية. لوفوتريشوس البكتيريا لديها مجموعة من عدة سوط في نهاية واحدة

عباد تحتوي البكتيريا على كل من الأسواط الجانبية والسوط في نهايات الخلية أثناء برمائي يمكن أن يكون للبكتيريا واحد أو عدة أسواط في كلا الطرفين.

يؤثر ترتيب السوط على مدى السرعة والطريقة التي يمكن أن تتحرك بها البكتيريا.

الخلايا حقيقية النواة مع نواة و العضيات توجد في النباتات والحيوانات العليا ولكن أيضًا ككائنات وحيدة الخلية. تستخدم الخلايا البدائية سوط حقيقيات النوى للتنقل ، ولكن يمكن العثور عليها أيضًا في الحيوانات المتقدمة.

في حالة الكائنات الحية أحادية الخلية ، يتم استخدام الأسواط لتحديد موقع الطعام والانتشار والهروب من الحيوانات المفترسة أو الظروف غير المواتية. في الحيوانات المتقدمة ، تستخدم خلايا معينة سوطًا حقيقيًا للنواة لأغراض خاصة.

على سبيل المثال ، ملف طحالب خضراءكلاميدوموناس رينهاردتي يستخدم سوطان من الطحالب للتنقل عبر مياه البحيرات والأنهار أو التربة. وهي تعتمد على هذه الحركة لتنتشر بعد التكاثر ويتم توزيعها على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.

في الحيوانات العليا ، فإن خلية الحيوان المنوي مثال على خلية متحركة تستخدم سوطًا حقيقيًا للنواة للحركة. هذه هي الطريقة التي تتحرك بها الحيوانات المنوية عبر الجهاز التناسلي الأنثوي لتخصيب البويضة وبدء التكاثر الجنسي.