Sejt mobilitás sok egysejtű szervezet túlélésének kulcsfontosságú eleme, és fontos lehet a fejlettebb állatokon belül is. A sejtek flagellát használnak mozgás élelmet keresni és elkerülni a veszélyt. A whiplike flagellát el lehet forgatni, hogy a dugóhúzó-effektus révén elősegítse a mozgást, vagy úgy működhetnek, mint az evezők, hogy folyadékokon keresztül sorba rendezzék a sejteket.
A flagellák megtalálhatók a baktériumokban és egyes eukariótákban, de ennek a két típusú flagellának más a szerkezete.
A bakteriális flagellum elősegíti a hasznos baktériumok mozgását a szervezetben és elősegíti a betegségeket okozó baktériumok terjedését a fertőzések során. Oda költözhetnek, ahol szaporodhatnak, és elkerülhetik a szervezet immunrendszerének egyes támadásait. Haladó állatok esetében a sejtek, például a spermiumok, flagellum segítségével mozognak.
Mindegyik esetben a flagella mozgása lehetővé teszi a sejt általános irányú mozgását.
A prokarióta sejtjelek felépítése egyszerű
Flagella for prokarióták mint például a baktériumok három részből állnak:
- A szál a flagellum egy üreges cső, amelyet úgynevezett flagelláris fehérjéből készítenek flagellin.
- Az izzószál tövében a rugalmas horog hogy az izzószálat az alaphoz kapcsolja és univerzális kötésként működik.
- A alaptest rúdból és gyűrűk sorozatából áll, amelyek a flagellumot a sejtfalhoz és a plazmamembránhoz rögzítik.
A flagelláris izzószálat úgy hozzák létre, hogy a protein ribellómát a sejt riboszómáiból az üreges magon át szállítják annak a csúcsnak, ahova a flagellin kapcsolódik, és az izzószálat növekszik. Az alaptest alkotja a motor és a horog dugóhúzó hatást kölcsönöz a forgatásnak.
Az eukarióta jelzők összetett felépítésűek
Mozgása eukarióta flagella és a prokarióta sejteké hasonló, de az izzószál felépítése és a forgás mechanizmusa eltérő. Az eukarióta flagellák alapteste horgonyozva van a sejttesten, de a flagellumnak nincs rúdja és korongjai. Ehelyett az izzószál szilárd és abból áll pár mikrotubulus.
A tubulusok kilenc kettős csőben vannak elrendezve egy központi csőpár körül 9 + 2 formációban. A tubulusok a következőkből állnak lineáris fehérje húrok egy üreges központ körül. A kettős csöveknek közös a faluk, míg a központi csövek függetlenek.
Fehérje küllők, tengelyek és kapcsolatok csatlakoznak a mikrotubulusok az izzószál hosszában. A gyűrűk forgatásával az alján létrehozott mozgás helyett a flagellum mozgása a mikrotubulusok kölcsönhatásából származik.
Flagella munka az izzószál forgó mozgásával
Noha a bakteriális flagellák és az eukarióta sejtek szerkezete eltérő, mindkettő az izzószál forgási mozgásán keresztül hajtja a sejtet, vagy folyadékot mozgat a sejt mellett. A rövidebb szálak hajlamosak előre-hátra mozogni, míg a hosszabb szálak kör alakú spirális mozgást mutatnak.
Bakteriális flagellában az izzószál alján lévő horog ott forog, ahol lehorgonyzott sejtfal és plazma membrán. A kampó forgása a flagella propellerszerű mozgását eredményezi. Eukarióta flagellában a forgási mozgás az izzószál egymás utáni hajlításának köszönhető.
Az eredményül kapott mozgás a forgás mellett whiplike is lehet.
A baktériumok prokarióta flagelláit egy flagelláris motor hajtja
A bakteriális flagella kampója alatt a flagellum alapja a sejtfalhoz és a sejt plazmamembránjához kapcsolódik, fehérje láncokkal körülvett gyűrűk sorozatával. A protonpumpa protongradienset hoz létre a gyűrűk legalján, és az elektrokémiai gradiens a forgást egy proton mozgatóerő.
Amikor a protonok a proton mozgási ereje miatt a legalsó gyűrűhatáron át diffundálnak, a gyűrű forog, és a hozzá kapcsolt izzószál horog elfordul. Az egyik irányba történő forgatás a baktérium előre irányított mozgását eredményezi. A másik irányba történő elfordulás a baktériumokat véletlenszerű bukdácsolásként mozgatja.
Az így létrejövő baktériummozgás a forgásirány változásával kombinálva egyfajta véletlenszerű járást eredményez, amely lehetővé teszi a sejtek számára, hogy egy általános irányban rengeteg talajt lefedjenek.
Eukarióta jelző ATP-vel hajlíthat
Az eukarióta sejtek flagellumának alapja szilárdan rögzül a sejt membrán és a flagella inkább hajlik, mint forog. Fehérje láncok hívják dynein a radiális küllőkben a flagella-szálak körül elrendezett kettős mikrotubulusokhoz vannak rögzítve.
A dyneinmolekulák a adenozin-trifoszfát (ATP), egy energiatároló molekula, hajlító mozgást produkál a flagellában.
A dyneinmolekulák meggátolják a flagellát azáltal, hogy a mikrotubulusokat egymással felfelé és lefelé mozgatják. Leválasztják az egyik foszfátcsoportot az ATP-molekulákról, és a felszabadult kémiai energiát felhasználva megragadják az egyik mikrotubulust, és a tubulushoz mozgatják, amelyhez kapcsolódnak.
Az ilyen hajlítási műveletek összehangolásával az így létrejövő izzószál mozgása lehet forgó vagy oda-vissza.
A prokarióta jelzők fontosak a baktériumok szaporodásában
Míg a baktériumok hosszabb ideig fennmaradhatnak a szabadban és a szilárd felületeken, folyadékokban növekednek és szaporodnak. Tipikus folyékony környezetek a tápanyagban gazdag oldatok és a fejlett szervezetek belseje.
Ezen baktériumok közül sok, például a állatok bél, előnyösek, de képesnek kell lenniük megtalálni a szükséges tápanyagokat, és el kell kerülniük a veszélyes helyzeteket.
A flagellák lehetővé teszik számukra, hogy az élelmiszer felé mozogjanak, távol legyenek a veszélyes vegyi anyagoktól, és szaporodásukkor elterjedjenek.
A bélben nem minden baktérium hasznos. H. pyloripéldául egy jelölt baktérium, amely gyomorfekélyt okoz. A flagellákra támaszkodik, hogy az emésztőrendszer nyálkain keresztül mozogjon, és elkerülje a túl savas területeket. Amikor kedvező teret talál, megsokszorozódik, és flagellával terjeszkedik.
Tanulmányok kimutatták, hogy a H. pylori a flagella kulcsfontosságú tényező a baktériumok fertőzőképességében.
Kapcsolódó cikk: Jelátvitel: Definíció, Funkció, Példák
A baktériumokat a száma és helye zászlójuk. Egynemű a baktériumok a sejt egyik végén egyetlen flagellummal rendelkeznek. Lophotrichous a baktériumok egyik végén egy csomó több zászló van.
Peritrichous a baktériumok oldalsó flagellával és flagellával egyaránt rendelkeznek a sejt végén, míg amphitrichous a baktériumok mindkét végén egy vagy több zászlók lehetnek.
A flagella elrendezése befolyásolja, hogy a baktérium milyen gyorsan és milyen módon mozoghat.
Az eukarióta sejtek Flagella segítségével mozoghatnak a szervezetek belsejében és kívül
Eukarióta sejtek maggal és sejtszervecskék magasabb rendű növényekben és állatokban találhatók, de egysejtű szervezetekként is. Az eukarióta jelzőt a primitív sejtek használják a mozgáshoz, de előrehaladott állatoknál is megtalálhatók.
Egysejtű organizmusok esetén a flagellát az élelem felkutatására, a ragadozók vagy a kedvezőtlen körülmények elől való menekülésre használják. Fejlett állatokban a specifikus sejtek eukarióta jelzőt használnak speciális célokra.
Például a zöld algaChlamydomonas reinhardtii két alga flagellát használ a tavak és folyók vizén vagy a talajon való mozgáshoz. Erre a mozgásra támaszkodik, hogy szaporodása után elterjedjen, és széles körben elterjedt az egész világon.
Magasabb állatoknál a hímivarsejt egy példa egy mobil sejtre, amely mozgáshoz eukarióta jelzőt használ. A spermiumok így mozognak a női reproduktív traktusban, hogy megtermékenyítsék a petesejtet és megkezdjék a nemi szaporodást.