Клетъчна мобилност е ключов компонент за оцеляването на много едноклетъчни организми и може да бъде важен и при по-напредналите животни. Клетките използват флагели за локомоция да търси храна и да избяга от опасността. Подобните на камшици бичури могат да се въртят, за да стимулират движението чрез ефект на тирбушон, или могат да действат като гребла, за да гребят клетки през течности.
Флагелите се намират в бактериите и в някои еукариоти, но тези два вида бичури имат различна структура.
Бактериалният флагел помага на полезните бактерии да се движат през организма и помага на болестотворните бактерии да се разпространяват по време на инфекции. Те могат да се преместят там, където могат да се размножават и могат да избегнат някои от атаките от имунната система на организма. За напреднали животни клетки като сперматозоиди се движат с помощта на бич.
Във всеки случай движението на бичовете позволява на клетката да се движи в обща посока.
Структурата на прогариотните клетъчни бичури е проста
Бич за прокариоти като бактериите се състоят от три части:
- The нишка на флагелума е куха тръба, направена от бичков протеин, наречен флагелин.
- В основата на нишката има a гъвкава кука който свързва нишката с основата и действа като универсална става.
- The базално тяло се състои от пръчка и поредица от пръстени, които закрепват флагела към клетъчната стена и плазмената мембрана.
Флагеларната нишка се създава чрез транспортиране на протеина флагелин от клетъчните рибозоми през кухата сърцевина до върха, където флагелинът се прикрепва и кара нишката да расте. Базалното тяло образува мотор на флагела, а куката придава на въртенето ефект на тирбушон.
Еукариотните биччета имат сложна структура
Движението на еукариот флагела и тези на прокариотните клетки е сходен, но структурата на нишката и механизмът на въртене са различни. Базалното тяло на еукариотните бичури е закотвено към клетъчното тяло, но на бичът липсва пръчка и дискове. Вместо това нажежаемата жичка е твърда и е изградена от двойки микротубули.
Тубулите са подредени като девет двойни тръби около централна двойка тръби в формация 9 + 2. Тубулите са изградени от линейни протеинови низове около кух център. Двойните тръби споделят обща стена, докато централните тръби са независими.
Протеиновите спици, оси и връзки се присъединяват към микротубули по дължината на нишката. Вместо движение, създадено в основата чрез въртящи се пръстени, движението на флагелума идва от взаимодействието на микротубулите.
Работа с бичурите чрез въртеливо движение на нишката
Въпреки че бактериалните флагели и тези на еукариотните клетки имат различна структура, и двете работят чрез въртеливо движение на нишката, за да задвижат клетката или да преместят течности покрай клетката. По-късите нишки ще имат тенденция да се движат напред-назад, докато по-дългите нишки ще имат кръгово спирално движение.
При бактериалните биччета куката в долната част на нишката се върти там, където е закотвена към клетъчна стена и плазмената мембрана. Въртенето на куката води до витлоподобно движение на бичовете. При еукариотните бичури въртеливото движение се дължи на последователното огъване на нишката.
Полученото движение може да бъде подобно на бичуване в допълнение към ротационното.
Прокариотните биччета на бактериите се задвижват от бич мотор
Под куката на бактериални бичури основата на флагела е прикрепена към клетъчната стена и клетъчната плазмена мембрана от поредица от пръстени, заобиколени от протеинови вериги. Протонната помпа създава протонен градиент през най-ниския от пръстените, а електрохимичният градиент засилва въртенето през a протонна двигателна сила.
Когато протоните дифузират през най-ниската граница на пръстена поради движещата сила на протона, пръстенът се завърта и прикрепената кука с нажежаема жичка се завърта. Въртенето в една посока води до контролирано движение на бактерията напред. Въртенето в другата посока кара бактериите да се движат по случаен начин.
Получената бактериална подвижност, комбинирана с промяната в посоката на въртене, създава вид произволно ходене, което позволява на клетката да покрие много земя в обща посока.
Еукариотни биччета Използвайте ATP за огъване
Основата на флагела на еукариотните клетки е здраво закрепена към клетъчната мембрана и бичът се огъва, вместо да се върти. Наричат се протеинови вериги динеин са прикрепени към някои от двойните микротубули, разположени около нишките на бичурите в радиални спици.
Молекулите на динеин използват енергия от аденозин трифосфат (ATP), молекула за съхранение на енергия, за да се получи огъващо движение във флагелите.
Молекулите на динеин карат джгутиците да се огъват, като движат микротубулите нагоре и надолу една срещу друга. Те отделят една от фосфатните групи от молекулите на АТФ и използват освободената химическа енергия, за да хванат една от микротубулите и да я преместят срещу тубула, към който са прикрепени.
Чрез координиране на такова огъващо действие, полученото движение на нажежаема жичка може да бъде ротационно или напред-назад.
Прокариотните биччета са важни за размножаването на бактерии
Докато бактериите могат да оцелеят продължително време на открито и на твърди повърхности, те растат и се размножават в течности. Типичните течни среди са богати на хранителни вещества разтвори и вътрешността на напредналите организми.
Много от тези бактерии, като тези в червата на животните, са полезни, но трябва да могат да намерят нужните им хранителни вещества и да избягват опасни ситуации.
Джгутиците им позволяват да се придвижват към храната, далеч от опасни химикали и да се разпространяват, когато се размножават.
Не всички бактерии в червата са полезни. H. pyloriнапример е бичкова бактерия, която причинява стомашни язви. Той разчита на бичовете, за да се придвижва през слузта на храносмилателната система и да избягва прекалено киселинни области. Когато намери благоприятно пространство, той се размножава и използва бич за разпространение.
Проучванията показват, че H. pylori флагелите са ключов фактор за заразността на бактериите.
Свързана статия: Предаване на сигнала: Определение, функция, примери
Бактериите могат да бъдат класифицирани според номер и местоположение от бичурите им. Монотричен бактериите имат един флагелум в единия край на клетката. Lophotrichous бактериите имат куп от няколко бичура в единия край.
Перитрих бактериите имат както странични, така и бичури в краищата на клетката, докато амфитричен бактериите могат да имат по един или няколко бичура в двата края.
Разположението на бичовете влияе върху това колко бързо и по какъв начин може да се движи бактерията.
Еукариотните клетки използват бич за придвижване вътре и извън организмите
Еукариотни клетки с ядро и органели се срещат във висшите растения и животни, но също и като едноклетъчни организми. Еукариотните флагели се използват от примитивните клетки за придвижване, но те могат да бъдат намерени и при напреднали животни.
В случай на едноклетъчни организми, бичът се използва за намиране на храна, за разпространение и за бягство от хищници или неблагоприятни условия. При напреднали животни специфични клетки използват еукариотен бич за специални цели.
Например зелени водораслиChlamydomonas reinhardtii използва две водорасли биччета за придвижване през водата на езера и реки или почва. Той разчита на това движение за разпространение след възпроизвеждане и е широко разпространено по целия свят.
При висшите животни сперматозоиди е пример за подвижна клетка, използваща еукариотен бич за движение. Ето как сперматозоидите се движат през женския репродуктивен тракт, за да оплодят яйцеклетката и да започнат полово размножаване.
