Rakkude liikuvus on paljude üksikrakuliste organismide ellujäämise võtmekomponent ja see võib olla oluline ka arenenumatel loomadel. Rakud kasutavad lipukest liikumine toitu otsima ja ohust pääsema. Korgitserefekti kaudu liikumise edendamiseks võib pöörlevat lipukest pöörata, või nad võivad toimida aerudena, et rakke vedelike kaudu ritta panna.
Lipukesi leidub bakterites ja mõnes eukarüoodis, kuid neil kahel liputüübil on erinev struktuur.
Bakteriaalne lipuke aitab kasulikel bakteritel liikuda läbi organismi ja aitab haigusi põhjustavatel bakteritel nakkuste ajal levida. Nad saavad liikuda kohta, kus nad saavad paljuneda, ja nad saavad vältida mõningaid rünnakuid organismi immuunsüsteemist. Arenenud loomade puhul liiguvad sellised rakud nagu sperma lipsu abil.
Igal juhul võimaldab lipu liikumine rakul liikuda üldises suunas.
Prokarüootse raku lipsu struktuur on lihtne
Flagella eest prokarüootid nagu bakterid koosnevad kolmest osast:
- The hõõgniit flagellumi on õõnes toru, mis on valmistatud lipulaarvalgust nimega flagellin.
- Hõõgniidi põhjas on a painduv konks mis ühendab hõõgniidi alusega ja toimib universaallülitusena.
- The põhikeha koosneb vardast ja rõngastest, mis kinnitavad lipsu rakuseina ja plasmamembraani külge.
Flagellarniit luuakse valk-flagelliini transportimisel raku ribosoomidest läbi õõnsa südamiku otsa, kuhu flagelliin kinnitub ja paneb filamendi kasvama. Aluskeha moodustab mootor ja konks annab pöörlemisele korgitseri efekti.
Eukarüootide lipukestel on keeruline struktuur
Liikumine eukarüootne lipulaev ja prokarüootsete rakkude omad on sarnased, kuid hõõgniidi struktuur ja pöörlemismehhanism on erinevad. Eukarüootse lipsu põhikeha on ankurdatud rakukeha külge, kuid lipukonnal puudub varda ja kettad. Selle asemel on hõõgniit tahke ja koosneb paar mikrotuubuleid.
Tuubulid on paigutatud üheksa topelttoruna ümber keskse torupaari 9 + 2 koosseisus. Torukesed koosnevad lineaarsed valgu stringid õõnes keskme ümber. Topelttorudel on ühine sein, samas kui tsentraalsed torud on sõltumatud.
Valgu kodarad, kirved ja lingid liituvad mikrotuubulid hõõgniidi pikkuses. Rõngaste pöörlemisel aluses loodud liikumise asemel tuleb lipuliikumine mikrotuubulite vastasmõjul.
Flagella töö hõõgniidi pöörleva liikumise kaudu
Ehkki bakteriaalsed lipud ja eukarüootsete rakkude struktuur on erineva struktuuriga, töötavad nad mõlemad hõõgniidi pöörleva liikumise kaudu raku tõukamiseks või vedelike liikumiseks rakust mööda. Lühemad kiud kipuvad liikuma edasi-tagasi, pikematel niitidel aga ringikujuline spiraalne liikumine.
Bakteriaalse lipsu korral pöörleb hõõgniidi põhjas olev konks sinna, kus see on ankurdatud raku sein ja plasmamembraan. Konksu pöörlemise tulemuseks on propelleri sarnane lipu liikumine. Eukarüootse lipu korral on pöördliikumine tingitud hõõgniidi järjestikusest painutamisest.
Saadud liikumine võib olla lisaks pöörlemisele ka ülitähtis.
Bakterite prokarüootne lipuke töötab jõuallikaga
Bakteriaalse lipsu konksu all on lipsu alus rakuseina ja raku plasmamembraani külge kinnitatud valgusahelatega ümbritsetud rõngaste abil. Prootonpump loob prootonigradiendi rõngaste madalaimasse ossa ja elektrokeemiline gradiend annab pöörlemiskiiruse prootoni liikumapanev jõud.
Kui prootonid levivad prootoni liikumapaneva jõu mõjul üle madalaima rõngapiiri, siis ring keerleb ja kinnitatud hõõgniidi konks pöörleb. Ühes suunas pöörlemine toob kaasa bakteri kontrollitud liikumise edasi. Pöörlemine teises suunas paneb bakterid liikuma juhuslikult.
Saadud bakterite liikuvus koos pöörlemissuuna muutusega tekitab mingi juhusliku jalutuskäigu, mis võimaldab rakul katta palju maad üldises suunas.
Eukarüootne lipuke Kasutage painutamiseks ATP-d
Eukarüootsete rakkude lipsu põhi on kindlalt ankurdatud rakumembraan ja lipuke pigem paindub kui pöörleb. Valguahelad nn dyneiin on kinnitatud radiaalsetes kodarates mõnede topeltmikrotuubulite külge, mis on paigutatud flagella filamentide ümber.
Düneiini molekulid kasutavad energiat adenosiinitrifosfaat (ATP), energiasalvestusmolekul, et tekitada painutusliikumist lipukeses.
Düneiini molekulid panevad lipukese painduma, liigutades mikrotuubuleid üksteise vastu üles ja alla. Nad eraldavad ühe fosfaatrühma ATP molekulidest ja kasutavad vabanenud keemilist energiat, et haarata üks mikrotuubulitest ja viia see toru vastu, mille külge nad on kinnitatud.
Sellise paindetegevuse koordineerimisel võib hõõgniidi liikumine olla pöörlev või edasi-tagasi.
Prokarüootsed lipukesed on bakterite paljundamiseks olulised
Kui vabas õhus ja tahketel pindadel võivad bakterid püsida pikema aja vältel, siis nad kasvavad ja paljunevad vedelikes. Tüüpilised vedeliku keskkonnad on toitaineterikkad lahused ja arenenud organismide sisemus.
Paljud neist bakteritest, näiteks bakterites loomade soolestik, on kasulikud, kuid nad peavad suutma leida vajalikke toitaineid ja vältima ohtlikke olukordi.
Lipud võimaldavad neil liikuda toidu poole, eemale ohtlikest kemikaalidest ja paljunemisel levida.
Kõik soolestiku bakterid pole kasulikud. H. pylori, näiteks, on lipulaevaga bakter, mis põhjustab maohaavandeid. See tugineb lipukestele, et liikuda läbi seedesüsteemi lima ja vältida liiga happelisi piirkondi. Kui ta leiab soodsa ruumi, siis see paljuneb ja kasutab levimiseks lipukesi.
Uuringud on näidanud, et H. pylori lipukesed on bakterite nakkuslikkuse võtmetegur.
Seotud artikkel: Signaali ülekanne: määratlus, funktsioon, näited
Baktereid saab klassifitseerida vastavalt number ja asukoht nende lipukest. Monotrihne bakteritel on raku ühes otsas üks lipuke. Lophotrichous bakteritel on hunnik mitu lipukest ühes otsas.
Peritrichous bakteritel on raku otstes nii külgmine kui ka lipuke amfitrichous bakteritel võib mõlemas otsas olla üks või mitu lipukat.
Lipukese paigutus mõjutab seda, kui kiiresti ja mil viisil bakter liikuda saab.
Eukarüootsed rakud kasutavad lipukesi organismide sees ja väljas liikumiseks
Tuumaga eukarüootsed rakud organellid neid leidub kõrgematel taimedel ja loomadel, aga ka üherakuliste organismidena. Eukarüootseid lipukesi kasutavad primitiivsed rakud liikumiseks, kuid neid võib leida ka arenenud loomadel.
Üherakuliste organismide puhul kasutatakse lippu toidu leidmiseks, levimiseks ja kiskjate või ebasoodsate tingimuste eest pääsemiseks. Arenenud loomadel kasutavad spetsiifilised rakud eukarüootset lipukest eriotstarbeliselt.
Näiteks rohevetikadChlamydomonas reinhardtii kasutab järvede ja jõgede vee või pinnase liikumiseks kahte vetikate lipukat. Ta loodab, et see liikumine levib pärast paljunemist ja on laialt levinud kogu maailmas.
Kõrgematel loomadel on seemnerakk on näide liikuvast rakust, mis kasutab liikumiseks eukarüootset lipukest. Nii liiguvad seemnerakud läbi emase reproduktiivtrakti, et viljastada muna ja alustada sugulist paljunemist.
