Movilidad celular es un componente clave para la supervivencia de muchos organismos unicelulares y también puede ser importante en animales más avanzados. Las células usan flagelos para locomoción buscar comida y escapar del peligro. Los flagelos en forma de látigo se pueden rotar para promover el movimiento a través de un efecto de sacacorchos, o pueden actuar como remos para hacer filas de células a través de líquidos.
Los flagelos se encuentran en bacterias y en algunos eucariotas, pero esos dos tipos de flagelos tienen una estructura diferente.
Un flagelo bacteriano ayuda a que las bacterias beneficiosas se muevan a través del organismo y ayuda a que las bacterias que causan enfermedades se propaguen durante las infecciones. Pueden trasladarse a donde pueden multiplicarse y pueden evitar algunos de los ataques del sistema inmunológico del organismo. Para los animales avanzados, las células como los espermatozoides se mueven con la ayuda de un flagelo.
En cada caso, el movimiento de los flagelos permite que la célula se mueva en una dirección general.
La estructura de los flagelos de células procariotas es simple
Flagelos para procariotas como las bacterias se componen de tres partes:
- La filamento del flagelo es un tubo hueco hecho de una proteína flagelar llamada flagelina.
- En la base del filamento hay un gancho flexible que acopla el filamento a la base y actúa como junta universal.
- La cuerpo basal está formado por una varilla y una serie de anillos que anclan el flagelo a la pared celular y la membrana plasmática.
El filamento flagelar se crea transportando la proteína flagelina desde los ribosomas celulares a través del núcleo hueco hasta la punta donde la flagelina se adhiere y hace crecer el filamento. El cuerpo basal forma el motor del flagelo, y el gancho da a la rotación un efecto de sacacorchos.
Los flagelos eucariotas tienen una estructura compleja
El movimiento de eucariota los flagelos y los de las células procariotas son similares, pero la estructura del filamento y el mecanismo de rotación son diferentes. El cuerpo basal de los flagelos eucariotas está anclado al cuerpo celular, pero el flagelo carece de varilla y discos. En cambio, el filamento es sólido y está hecho de pares de microtúbulos.
Los túbulos están dispuestos como nueve tubos dobles alrededor de un par central de tubos en una formación de 9 + 2. Los túbulos están formados por cadenas de proteínas lineales alrededor de un centro hueco. Los tubos dobles comparten una pared común mientras que los tubos centrales son independientes.
Los radios, ejes y eslabones proteicos se unen al microtúbulos a lo largo del filamento. En lugar de un movimiento creado en la base por anillos giratorios, el movimiento del flagelo proviene de la interacción de los microtúbulos.
Los flagelos funcionan a través del movimiento de rotación del filamento
Aunque los flagelos bacterianos y los de las células eucariotas tienen una estructura diferente, ambos funcionan mediante un movimiento de rotación del filamento para impulsar la célula o mover los fluidos más allá de la célula. Los filamentos más cortos tenderán a moverse hacia adelante y hacia atrás, mientras que los filamentos más largos tendrán un movimiento circular en espiral.
En los flagelos bacterianos, el gancho en la parte inferior del filamento gira donde está anclado al pared celular y membrana de plasma. La rotación del gancho da como resultado un movimiento de los flagelos similar a una hélice. En los flagelos eucariotas, el movimiento de rotación se debe a la flexión secuencial del filamento.
El movimiento resultante puede ser similar a un látigo además de rotacional.
Los flagelos procarióticos de las bacterias son impulsados por un motor flagelar
Bajo el gancho de los flagelos bacterianos, la base del flagelo está unida a la pared celular y a la membrana plasmática de la célula por una serie de anillos rodeados por cadenas de proteínas. Una bomba de protones crea un gradiente de protones a través del más bajo de los anillos, y el gradiente electroquímico impulsa la rotación a través de un fuerza motriz del protón.
Cuando los protones se difunden a través del límite inferior del anillo debido a la fuerza motriz del protón, el anillo gira y el gancho de filamento adjunto gira. La rotación en una dirección da como resultado un movimiento de avance controlado de la bacteria. La rotación en la otra dirección hace que las bacterias se muevan de forma aleatoria.
La motilidad bacteriana resultante combinada con el cambio de dirección de rotación produce una especie de andar aleatorio que permite a la célula cubrir mucho terreno en una dirección general.
Los flagelos eucariotas usan ATP para doblarse
La base del flagelo de las células eucariotas está firmemente anclada al membrana celular y los flagelos se doblan en lugar de girar. Cadenas de proteínas llamadas dineína están unidos a algunos de los microtúbulos dobles dispuestos alrededor de los filamentos de flagelos en radios radiales.
Las moléculas de dineína utilizan energía de trifosfato de adenosina (ATP), una molécula de almacenamiento de energía, para producir un movimiento de flexión en los flagelos.
Las moléculas de dineína hacen que los flagelos se doblen moviendo los microtúbulos hacia arriba y hacia abajo uno contra el otro. Separan uno de los grupos fosfato de las moléculas de ATP y usan la energía química liberada para agarrar uno de los microtúbulos y moverlo contra el túbulo al que están unidos.
Coordinando tal acción de doblado, el movimiento del filamento resultante puede ser rotacional o hacia adelante y hacia atrás.
Los flagelos procarióticos son importantes para la propagación bacteriana
Si bien las bacterias pueden sobrevivir durante períodos prolongados al aire libre y en superficies sólidas, crecen y se multiplican en líquidos. Los entornos fluidos típicos son las soluciones ricas en nutrientes y el interior de organismos avanzados.
Muchas de estas bacterias, como las que se encuentran en el intestino de animales, son beneficiosos, pero deben ser capaces de encontrar los nutrientes que necesitan y evitar situaciones peligrosas.
Los flagelos les permiten moverse hacia los alimentos, lejos de los productos químicos peligrosos y propagarse cuando se multiplican.
No todas las bacterias del intestino son beneficiosas. H. pylori, por ejemplo, es una bacteria flagelada que causa úlceras de estómago. Se basa en los flagelos para moverse a través del moco del sistema digestivo y evitar las áreas demasiado ácidas. Cuando encuentra un espacio favorable, se multiplica y usa flagelos para extenderse.
Los estudios han demostrado que H. pylori los flagelos son un factor clave en la infecciosidad de las bacterias.
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Las bacterias se pueden clasificar según el número y ubicación de sus flagelos. Monotrichous las bacterias tienen un solo flagelo en un extremo de la célula. Lophotrichous las bacterias tienen varios flagelos en un extremo.
Peritrico Las bacterias tienen flagelos laterales y flagelos en los extremos de la célula mientras anfítrico las bacterias pueden tener uno o varios flagelos en ambos extremos.
La disposición de los flagelos influye en la rapidez y la forma en que se puede mover la bacteria.
Las células eucariotas utilizan flagelos para moverse dentro y fuera de los organismos
Células eucariotas con núcleo y orgánulos se encuentran en plantas y animales superiores, pero también como organismos unicelulares. Los flagelos eucariotas son utilizados por células primitivas para moverse, pero también se pueden encontrar en animales avanzados.
En el caso de los organismos unicelulares, los flagelos se utilizan para localizar alimentos, propagarse y escapar de depredadores o condiciones desfavorables. En animales avanzados, células específicas usan un flagelo eucariota para propósitos especiales.
Por ejemplo, el alga verdeChlamydomonas reinhardtii utiliza dos flagelos de algas para moverse a través del agua de los lagos y ríos o del suelo. Se basa en este movimiento para difundirse después de reproducirse y se distribuye ampliamente en todo el mundo.
En animales superiores, el celula de esperma es un ejemplo de una célula móvil que utiliza un flagelo eucariota para moverse. Así es como los espermatozoides se mueven a través del tracto reproductivo femenino para fertilizar el óvulo y comenzar la reproducción sexual.
