Flagella: tyypit, toiminta ja rakenne

Solujen liikkuvuus on avainasemassa monien yksisoluisten organismien selviytymisessä, ja se voi olla tärkeä myös edistyneemmissä eläimissä. Solut käyttävät lippua liikkuminen etsiä ruokaa ja paeta vaaroista. Whiplike-lippua voidaan kiertää edistääkseen liikettä korkkiruuviefektin kautta, tai ne voivat toimia airoina rivin solujen läpi nesteiden läpi.

Flagellaa esiintyy bakteereissa ja joissakin eukaryooteissa, mutta näillä kahdella flagellatyypillä on erilainen rakenne.

Bakteerilippu auttaa hyödyllisiä bakteereja liikkumaan organismin läpi ja auttaa sairauksia aiheuttavia bakteereja leviämään infektioiden aikana. He voivat siirtyä sinne, missä ne voivat lisääntyä, ja he voivat välttää joitain organismin immuunijärjestelmän hyökkäyksiä. Edistyneille eläimille solut, kuten siittiöt, liikkuvat flagellumin avulla.

Kummassakin tapauksessa flagellan liike antaa solun liikkua yleiseen suuntaan.

Lippu prokaryootit kuten bakteerit koostuvat kolmesta osasta:

1. hehkulanka flagellumin on ontto putki, joka on valmistettu nimimerkkiproteiinista lippu.
2. Hehkulangan pohjassa on a joustava koukku joka kytkee hehkulangan pohjaan ja toimii yleisnivelenä.
3.  runko koostuu tangosta ja sarjasta renkaita, jotka ankkuroivat lipun soluseinään ja plasmamembraaniin.

Lippufilamentti syntyy kuljettamalla proteiinilippelliini soluribosomeista onton sydämen läpi kärkeen, johon flagelliini kiinnittyy ja saa filamentin kasvamaan. Päärunko muodostaa moottori ja koukku antaa pyörimisen korkkiruuvin vaikutuksen.

Liike eukaryoottinen flagella ja prokaryoottisolujen rakenteet ovat samanlaisia, mutta filamentin rakenne ja pyörimismekanismi ovat erilaiset. Eukaryoottisen flagellan runko on ankkuroitu solurunkoon, mutta lipusta puuttuu sauva ja kiekot. Sen sijaan hehkulanka on kiinteä ja koostuu paria mikrotubuluksia.

Putket on järjestetty yhdeksäksi kaksoisputkeksi keskiputkiparin ympärille 9 + 2-muodostumassa. Putket koostuvat lineaariset proteiinijonot onton keskustan ympärillä. Kaksoisputkilla on yhteinen seinä, kun taas keskiputket ovat itsenäisiä.

Proteiinipinnat, akselit ja linkit liittyvät mikrotubulukset hehkulangan pituudelta. Pohjassa pyörivillä renkailla luodun liikkeen sijaan flagellumin liike tulee mikrotubulusten vuorovaikutuksesta.

Vaikka bakteerilipuilla ja eukaryoottisoluilla on erilainen rakenne, ne molemmat työskentelevät hehkulangan pyörimisliikkeen läpi solun kuljettamiseksi tai nesteiden siirtämiseksi solun ohi. Lyhyemmillä filamenteilla on taipumus liikkua edestakaisin, kun taas pidemmillä filamenteilla on pyöreä spiraaliliike.

Bakteerilipussa hehkulangan pohjassa oleva koukku pyörii kohtaan, johon se on ankkuroitu soluseinän ja plasmakalvo. Koukun kiertäminen saa aikaan potkurin kaltaisen lipun liikkeen. Eukaryoottisessa flagellassa pyörimisliike johtuu hehkulangan peräkkäisestä taipumisesta.

Tuloksena oleva liike voi olla pyöreän lisäksi pyöreä.

Bakteerilipun koukun alla flagellumin pohja kiinnittyy soluseinään ja solun plasmakalvoon rengassarjalla, joita ympäröivät proteiiniketjut. Protonipumppu luo protonigradientin alimman renkaan yli, ja sähkökemiallinen gradientti antaa pyörimisen protonin motiivi.

Kun protonit diffundoituvat alimman rengasrajan yli protonien liikkeellepanevasta voimasta johtuen, rengas pyörii ja kiinnitetty hehkulanka koukku pyörii. Kierto yhteen suuntaan johtaa bakteerin hallittuun eteenpäin suuntautuvaan liikkeeseen. Pyöriminen toiseen suuntaan saa bakteerit liikkumaan satunnaisesti.

Tuloksena oleva bakteerien liikkuvuus yhdistettynä pyörimissuunnan muutokseen tuottaa eräänlaisen satunnaisen kävelyn, jonka avulla solu voi peittää paljon maata yleissuunnassa.

Eukaryoottisten solujen pohjan pohja on tukevasti ankkuroitu solukalvo ja flagella taipuu pikemminkin kuin pyörii. Proteiiniketjut kutsutaan dyneiini on kiinnitetty joihinkin kaksinkertaisista mikrotubuleista, jotka on järjestetty radiaalipinnoissa flagella-filamenttien ympärille.

Dyneiinimolekyylit käyttävät energiaa adenosiinitrifosfaatti (ATP), energian varastointimolekyyli, taivutusliikkeen aikaansaamiseksi flagellassa.

Dyneiinimolekyylit saavat flagellan taipumaan liikuttamalla mikrotubuluksia ylös ja alas toisiaan vasten. He irrottavat yhden fosfaattiryhmistä ATP-molekyyleistä ja tarttuvat vapautuneeseen kemialliseen energiaan tarttumalla yhteen mikroputkista ja siirtävät sen putkea vasten, johon ne ovat kiinnittyneet.

Koordinoimalla tällainen taivutustoiminto tuloksena oleva hehkulangan liike voi olla pyörivä tai edestakaisin.

Vaikka bakteerit voivat selviytyä pitkään ulkona ja kiinteillä pinnoilla, ne kasvavat ja lisääntyvät nesteinä. Tyypillisiä nesteympäristöjä ovat ravinnepitoiset ratkaisut ja kehittyneiden organismien sisätilat.

Monet näistä bakteereista, kuten eläinten suolisto, ovat hyödyllisiä, mutta heidän on kyettävä löytämään tarvitsemansa ravintoaineet ja vältettävä vaarallisia tilanteita.

Flagellien avulla he voivat siirtyä kohti ruokaa, poispäin vaarallisista kemikaaleista ja levitä lisääntyessään.

Kaikki suolistossa olevat bakteerit eivät ole hyödyllisiä. H. pyloriEsimerkiksi on merkitty bakteeri, joka aiheuttaa mahahaava. Se luottaa flagellaan liikkumaan ruoansulatuskanavan liman läpi ja välttämään liian happamia alueita. Kun se löytää suotuisan tilan, se lisääntyy ja käyttää lippua levittämään.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että H. pylori flagella ovat avaintekijä bakteerien tarttuvuudessa.

Aiheeseen liittyvä artikkeli: Signaalinsiirto: Määritelmä, toiminto, esimerkkejä

Bakteerit voidaan luokitella numero ja sijainti heidän lippunsa. Yksitoiminen bakteereilla on yksi lippu solun toisessa päässä. Lophotrichous bakteereilla on joukko useita lippuja toisessa päässä.

Peritrichous bakteereilla on sekä lateraalinen lippu että lippu solun päissä amfitrichous bakteereilla voi olla yksi tai useampi lippu molemmissa päissä.

Lipun järjestely vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti ja millä tavalla bakteeri voi liikkua.

Eukaryoottisolut, joissa on ydin ja organellit esiintyy korkeammissa kasveissa ja eläimissä, mutta myös yksisoluisina organismeina. Primitiiviset solut käyttävät eukaryoottista lippua liikkumiseen, mutta niitä löytyy myös edistyneistä eläimistä.

Yksisoluisten organismien tapauksessa flagellaa käytetään paikantamaan ruokaa, levittämään ja pakenemaan saalistajista tai epäsuotuisista olosuhteista. Edistyneissä eläimissä tietyt solut käyttävät eukaryoottista lippua erityistarkoituksiin.

Esimerkiksi vihreät levätChlamydomonas reinhardtii käyttää kahta levälippua liikkumaan järvien ja jokien tai maaperän läpi. Se luottaa siihen, että tämä liike leviää lisääntymisen jälkeen, ja se on levinnyt laajalti ympäri maailmaa.

Korkeammilla eläimillä siittiösolu on esimerkki liikkuvasta solusta, joka käyttää eukaryoottista lippua liikettä varten. Näin siittiöt liikkuvat naispuolisen lisääntymisalueen läpi hedelmöittääkseen munan ja aloittaakseen seksuaalisen lisääntymisen.