Flagella: Typer, funktion og struktur

Cellemobilitet er en nøglekomponent for overlevelse for mange encellede organismer, og det kan også være vigtigt inden for mere avancerede dyr. Celler bruger flagella til bevægelse at lede efter mad og undslippe fare. Den pisklignende flagella kan drejes for at fremme bevægelse via en proptrækkereffekt, eller de kan fungere som årer for at ro celler gennem væsker.

Flagella findes i bakterier og i nogle eukaryoter, men disse to typer flagella har en anden struktur.

En bakteriel flagellum hjælper gavnlige bakterier med at bevæge sig gennem organismen og hjælper sygdomsfremkaldende bakterier med at sprede sig under infektioner. De kan bevæge sig, hvor de kan formere sig, og de kan undgå nogle af angrebene fra organismernes immunsystem. For avancerede dyr bevæger celler som sæd ved hjælp af et flagellum.

I begge tilfælde tillader flagellas bevægelse cellen at bevæge sig i en generel retning.

Flagella til prokaryoter såsom bakterier består af tre dele:

1. Det glødetråd af flagellum er et hulrør lavet af et flagellarprotein kaldet flagellin.
2. Ved bunden af ​​glødetråden er en fleksibel krog der kobler glødetråden til basen og fungerer som en universal ledd.
3. Det basal krop består af en stang og en række ringe, der forankrer flagellen til cellevæggen og plasmamembranen.

Flagellar-filamentet skabes ved at transportere proteinflagellinet fra celleribosomer gennem den hule kerne til spidsen, hvor flagellinen fæstner og får filamentet til at vokse. Basallegemet danner motor af flagellum, og krogen giver rotationen en proptrækkereffekt.

Bevægelsen af eukaryotisk flagella og dem fra prokaryote celler er ens, men glødetrådens struktur og rotationsmekanismen er forskellige. Den basale krop af eukaryote flageller er forankret til cellelegemet, men flagellen mangler en stang og skiver. I stedet er glødetråden solid og består af par mikrorør.

Rørene er arrangeret som ni dobbeltrør omkring et centralt rørrør i en 9 + 2 formation. Rørene består af lineære proteinstrenge omkring et hul center. De dobbelte rør deler en fælles væg, mens de centrale rør er uafhængige.

Protein eger, akser og led slutter sig til mikrotubuli langs glødetrådens længde. I stedet for en bevægelse skabt ved basen af ​​roterende ringe, kommer flagellumbevægelsen fra interaktion mellem mikrorørene.

Selvom bakteriel flagella og de af eukaryote celler har en anden struktur, arbejder de begge gennem en rotationsbevægelse af filamentet for at fremdrive cellen eller flytte væsker forbi cellen. Kortere filamenter har tendens til at bevæge sig frem og tilbage, mens længere filamenter vil have en cirkulær spiralbevægelse.

I bakteriel flagella roterer krogen i bunden af ​​glødetråden, hvor den er forankret i cellevæg og plasma membran. Krogens rotation resulterer i en propellignende bevægelse af flagellen. I eukaryotiske flageller skyldes rotationsbevægelsen den sekventielle bøjning af filamentet.

Den resulterende bevægelse kan være piskelignende ud over rotation.

Under krogen af ​​bakteriel flagella er bunden af ​​flagellen fastgjort til cellevæggen og cellens plasmamembran af en række ringe omgivet af proteinkæder. En protonpumpe skaber en protongradient over den laveste af ringene, og den elektrokemiske gradient styrker rotation gennem en protonmotivkraft.

Når protoner diffunderer over den laveste ringgrænse på grund af protonens drivkraft, roterer ringen, og den vedhæftede glødekrog roterer. Rotation i en retning resulterer i en kontrolleret bevægelse fremad af bakterien. Rotation i den anden retning får bakterierne til at bevæge sig tilfældigt.

Den resulterende bakterielle bevægelighed kombineret med ændringen i rotationsretning producerer en slags tilfældig gang, der gør det muligt for celle at dække meget jord i en generel retning.

Basen på eukaryote cellers flagellum er fast forankret i celle membran og flagellerne bøjes i stedet for at rotere. Proteinkæder kaldes dynein er fastgjort til nogle af de dobbelte mikrotubuli arrangeret omkring flagellafilamenterne i radiale eger.

Dyneinmolekylerne bruger energi fra Adenosintrifosfat (ATP), et energilagringsmolekyle, der producerer bøjningsbevægelse i flagellerne.

Dyneinmolekylerne får flagellerne til at bøje sig ved at bevæge mikrotubuli op og ned mod hinanden. De løsner en af ​​phosphatgrupperne fra ATP-molekylerne og bruger den frigjorte kemiske energi til at gribe en af ​​mikrotubuli og flytte den mod tubuli, hvortil de er fæstnet.

Ved at koordinere en sådan bøjningshandling kan den resulterende glødetrådsbevægelse dreje eller dreje frem og tilbage.

Mens bakterier kan overleve i længere perioder i det fri og på faste overflader, vokser de og formere sig i væsker. Typiske væskemiljøer er næringsrige løsninger og det indre af avancerede organismer.

Mange af disse bakterier, såsom dem i tarm af dyr, er gavnlige, men de skal være i stand til at finde de næringsstoffer, de har brug for, og undgå farlige situationer.

Flagella giver dem mulighed for at bevæge sig i retning af mad væk fra farlige kemikalier og spredes, når de formerer sig.

Ikke alle bakterier i tarmen er gavnlige. H. pylorier for eksempel en flagelleret bakterie, der forårsager mavesår. Det er afhængig af flagella for at bevæge sig gennem slimhinden i fordøjelsessystemet og undgå områder, der er for sure. Når det finder et gunstigt rum, multiplicerer det og bruger flagella til at sprede sig.

Undersøgelser har vist, at H. pylori flagella er en nøglefaktor i bakteriens infektiøsitet.

Relateret artikel: Signaltransduktion: Definition, Funktion, Eksempler

Bakterier kan klassificeres i henhold til nummer og placering af deres flageller. Monotrichous bakterier har et enkelt flagellum i den ene ende af cellen. Lophotrichous bakterier har en flok flere flageller i den ene ende.

Peritrichous bakterier har både lateral flagella og flagella i enderne af cellen mens amfitriøs bakterier kan have en eller flere flageller i begge ender.

Arrangementet af flageller påvirker, hvor hurtigt og på hvilken måde bakterien kan bevæge sig.

Eukaryote celler med en kerne og organeller findes i højere planter og dyr, men også som encellede organismer. Eukaryote flagella bruges af primitive celler til at bevæge sig rundt, men de kan også findes hos avancerede dyr.

I tilfælde af encellede organismer bruges flagellerne til at lokalisere mad, spredes og flygte fra rovdyr eller ugunstige forhold. Hos avancerede dyr bruger specifikke celler et eukaryotisk flagellum til specielle formål.

F.eks grønne algerChlamydomonas reinhardtii bruger to alger flageller til at bevæge sig gennem vandet i søer og floder eller jord. Den stoler på, at denne bevægelse spreder sig efter reproduktion og er bredt distribueret over hele verden.

I højere dyr er den sædcelle er et eksempel på en mobil celle, der bruger eukaryot flagellum til bevægelse. Dette er, hvordan sæd bevæger sig gennem den kvindelige forplantningskanal for at befrugte ægget og begynde seksuel reproduktion.