べん毛：種類、機能、構造

細胞移動性 は多くの単細胞生物の生存にとって重要な要素であり、より高度な動物でも重要になる可能性があります。 細胞はべん毛を使用します 移動 食べ物を探し、危険から逃れるために。 鞭毛のようなべん毛は、コルク栓抜き効果を介して動きを促進するために回転させることができます。または、液体を通して細胞を漕ぐためのオールのように機能することもできます。

べん毛はバクテリアや一部の真核生物に見られますが、これら2種類のべん毛は構造が異なります。

バクテリアべん毛は、有益なバクテリアが有機体の中を移動するのを助け、感染中に病気の原因となるバクテリアが広がるのを助けます。 彼らは増殖できる場所に移動することができ、生物の免疫系からの攻撃の一部を回避することができます。 高度な動物の場合、精子などの細胞はべん毛の助けを借りて動きます。

いずれの場合も、べん毛の動きにより、細胞は一般的な方向に動くことができます。

べん毛 原核生物 バクテリアなどは3つの部分で構成されています。

1. ザ・ フィラメント べん毛のは、べん毛タンパク質でできた中空のチューブです。 フラジェリン.
2. フィラメントの基部には フレキシブルフック フィラメントをベースに結合し、ユニバーサルジョイントとして機能します。
3. ザ・ 基底小体 べん毛を細胞壁と原形質膜に固定するロッドと一連のリングで構成されています。

べん毛フィラメントは、タンパク質フラジェリンを細胞リボソームから中空コアを介して、フラジェリンが付着してフィラメントを成長させる先端まで輸送することによって作成されます。 基底小体は モーター べん毛の、そしてフックは回転にコルク栓抜き効果を与えます。

の動き 真核生物 べん毛と原核細胞のべん毛は似ていますが、フィラメントの構造や回転のメカニズムが異なります。 真核生物のべん毛の基底小体は細胞体に固定されていますが、べん毛には棒と円盤がありません。 代わりに、フィラメントは固体であり、 微小管のペア.

尿細管は、9 +2の形成で中央のチューブのペアの周りに9つのダブルチューブとして配置されます。 尿細管はで構成されています 線形タンパク質ストリング 中空の中心の周り。 中央のチューブが独立している間、二重のチューブは共通の壁を共有します。

プロテインスポーク、軸、リンクが加わります 微小管 フィラメントの長さに沿って。 リングを回転させることによって基部で作成される動きの代わりに、べん毛の動きは微小管の相互作用から生じます。

細菌のべん毛と真核細胞のべん毛は構造が異なりますが、どちらもフィラメントの回転運動によって機能し、細胞を推進したり、細胞を通過する液体を移動させたりします。 短いフィラメントは前後に移動する傾向があり、長いフィラメントは円形のスパイラル運動をします。

バクテリアべん毛では、フィラメントの下部にあるフックが回転し、フィラメントに固定されます。 細胞壁 そして 原形質膜. フックが回転すると、べん毛がプロペラのように動きます。 真核生物のべん毛では、回転運動はフィラメントの連続的な曲げによるものです。

結果として生じるモーションは、回転に加えて鞭のようになります。

細菌べん毛のフックの下で、べん毛の基部は、タンパク質鎖に囲まれた一連のリングによって細胞壁と細胞の原形質膜に付着しています。 プロトンポンプは、リングの最も低い部分にプロトン勾配を作成し、電気化学的勾配は、 プロトン原動力.

陽子の原動力により陽子がリングの最下部境界を越えて拡散すると、リングが回転し、取り付けられたフィラメントフックが回転します。 一方向に回転すると、細菌の前方への動きが制御されます。 反対方向に回転させると、バクテリアはランダムにタンブリングして動きます。

結果として生じる細菌の運動性は、回転方向の変化と組み合わされて、細胞が一般的な方向で多くの地面を覆うことを可能にする一種のランダムウォークを生成します。

真核細胞のべん毛の基部はしっかりと固定されています 細胞膜 べん毛は回転するのではなく曲がります。 と呼ばれるタンパク質鎖 ダイニン ラジアルスポークのべん毛フィラメントの周りに配置された二重微小管のいくつかに取り付けられています。

ダイニン分子はからのエネルギーを使用します アデノシン三リン酸 （ATP）、エネルギー貯蔵分子、べん毛の曲げ運動を生成します。

ダイニン分子は、微小管を互いに上下に動かすことによってべん毛を曲げます。 それらはATP分子からリン酸基の1つを切り離し、解放された化学エネルギーを使用して微小管の1つをつかみ、それらが付着している微小管に対してそれを動かします。

そのような曲げ作用を調整することにより、結果として生じるフィラメントの動きは、回転または前後になり得る。

バクテリアは戸外や固体表面で長期間生き残ることができますが、液体中で成長し増殖します。 典型的な流体環境は、栄養豊富な溶液と高度な生物の内部です。

これらのバクテリアの多くは、 動物の腸は有益ですが、必要な栄養素を見つけて危険な状況を回避できる必要があります。

べん毛は、危険な化学物質から離れて、食物に向かって移動し、増殖するときに広がることを可能にします。

腸内のすべての細菌が有益であるわけではありません。 H。 ピロリたとえば、胃潰瘍を引き起こす鞭毛細菌です。 べん毛に依存して消化器系の粘液を移動し、酸性が強すぎる領域を避けます。 都合の良い空間を見つけると、それは増殖し、べん毛を使って広がります。

研究によると、 H。 ピロリ べん毛は細菌の感染力の重要な要素です。

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バクテリアは以下に従って分類することができます 番号と場所 彼らのべん毛の。 Monotrichous バクテリアは細胞の一端に単一のべん毛を持っています。 Lophotrichous バクテリアは一端にいくつかのべん毛の束を持っています。

周産期 バクテリアは細胞の端に側方べん毛とべん毛の両方を持っていますが 両親媒性 バクテリアは両端に1つまたは複数のべん毛を持つことができます。

べん毛の配置は、細菌がどれだけ速く、どのように動くことができるかに影響します。

核と真核細胞 オルガネラ 高等植物や動物だけでなく、単細胞生物としても見られます。 真核生物のべん毛は、原始細胞が動き回るために使用されますが、高度な動物にも見られます。

単細胞生物の場合、べん毛は食物を見つけ、広がり、捕食者や不利な条件から逃れるために使用されます。 高度な動物では、特定の細胞が特別な目的で真核生物のべん毛を使用します。

たとえば、 緑藻Chlamydomonas reinhardtii 2つの藻類べん毛を使用して、湖や川、または土壌の水の中を移動します。 複製後の広がりはこの動きに依存しており、世界中に広く分布しています。

高等動物では、 精子細胞 は、真核生物のべん毛を運動に使用する移動セルの例です。 これは、精子が女性の生殖管を通って移動し、卵子を受精させて有性生殖を開始する方法です。