„Flagella“: tipai, funkcijos ir struktūra

Ląstelių mobilumas yra pagrindinis daugelio vienaląsčių organizmų išgyvenimo komponentas, kuris gali būti svarbus ir labiau pažengusiems gyvūnams. Ląstelės naudoja judėjimas ieškoti maisto ir išvengti pavojaus. „Whiplike flagella“ gali būti pasukta, kad būtų skatinamas judėjimas per kamščiatraukio efektą, arba jie gali elgtis kaip irklai irkluodami ląsteles per skysčius.

Vėliavėlių yra bakterijose ir kai kuriuose eukariotuose, tačiau šių dviejų tipų vėliavos turi skirtingą struktūrą.

Bakterinis žiedas padeda naudingoms bakterijoms judėti per organizmą ir padeda ligas sukeliančioms bakterijoms plisti infekcijų metu. Jie gali judėti ten, kur gali daugintis, ir išvengti kai kurių organizmo imuninės sistemos atakų. Pažengusiems gyvūnams tokios ląstelės kaip spermatozoidai juda naudojant vėliavą.

Kiekvienu atveju vėliavos judėjimas leidžia ląstelei judėti bendra kryptimi.

Vėliava prokariotai bakterijas sudaro trys dalys:

1. The gija „flagellum“ yra tuščiaviduris vamzdis, pagamintas iš „flagellar“ baltymo, vadinamo flagelinas.
2. Kaitinamojo siūlo pagrindas yra a lankstus kabliukas kad sujungia kaitinamąjį siūlą su pagrindu ir veikia kaip universali jungtis.
3. The pamatinis kūnas yra sudarytas iš lazdelės ir žiedų serijos, pritvirtinančios vėliavą prie ląstelės sienos ir plazmos membranos.

Vėliavos siūlas yra sukurtas transportuojant baltymą flagelliną iš ląstelių ribosomų per tuščiavidurę šerdį iki galo, prie kurio pritvirtinamas flagelinas ir priverčia giją augti. Bazinis kūnas formuoja variklis vėliavos, o kabliukas sukimui suteikia kamščiatraukio efektą.

Judėjimas eukariotas flagelos ir prokariotinių ląstelių formos yra panašios, tačiau kaitinamojo siūlo struktūra ir sukimosi mechanizmas skiriasi. Eukariotinės vėliavos pamatinis kūnas yra įtvirtintas prie ląstelės kūno, tačiau vėliavoje trūksta lazdelės ir diskų. Vietoj to, kaitinamasis siūlas yra tvirtas ir sudarytas iš mikrovamzdelių poros.

Vamzdeliai yra išdėstyti devyniais dvigubais vamzdeliais aplink centrinę vamzdžių porą 9 + 2 formoje. Vamzdeliai yra sudaryti iš linijinės baltymų stygos aplink tuščiavidurį centrą. Dvigubi vamzdžiai turi bendrą sieną, o centriniai vamzdžiai yra nepriklausomi.

Baltymų stipinai, ašys ir jungtys jungiasi mikrovamzdeliai išilgai kaitinamojo siūlo. Vietoj judesio, sukurto pagrinde sukant žiedus, vėliavos judėjimas atsiranda dėl mikrovamzdelių sąveikos.

Nors bakterijų ir eukariotų ląstelių vėliavos turi skirtingą struktūrą, jos abi veikia sukdamiesi kaitinamuoju siūlu, norėdamos varyti ląstelę arba judėti skysčiais pro ląstelę. Trumpesni siūlai linkę judėti pirmyn ir atgal, o ilgesni siūlai sukasi sukamaisiais spiraliniais judesiais.

Bakterijų vėliavoje kabliukas kaitinamojo siūlo apačioje pasisuka ten, kur jis yra įtvirtintas ląstelių sienelės ir plazmos membrana. Kabliuko sukimasis lemia propelerio judesį. Eukariotinėse vėliavose sukimosi judesį lemia nuoseklus kaitinimo siūlelio lenkimas.

Gautas judesys gali būti visapusiškas be sukimosi.

Po bakterinės vėliavos kabliu žiedo serija, apgaubta baltymų grandinėmis, prie ląstelės sienos ir ląstelės plazmos membranos pritvirtinama vėliavos pagrindas. Protonų siurblys sukuria protonų gradientą per žemiausią žiedą, o elektrocheminis gradientas sukasi per protonų varomoji jėga.

Kai protonai difunduoja per žemiausią žiedo ribą dėl protonų varomosios jėgos, žiedas sukasi ir pritvirtintas gijų kablys sukasi. Sukimasis viena kryptimi sukelia kontroliuojamą bakterijos judėjimą į priekį. Pasisukimas kita kryptimi priverčia bakterijas judėti atsitiktinai.

Gautas bakterijų judrumas kartu su sukimosi krypties pasikeitimu sukelia tam tikrą atsitiktinį ėjimą, kuris leidžia ląstelei padengti daug žemės bendra kryptimi.

Eukariotinių ląstelių vėliavos pagrindas yra tvirtai pritvirtintas prie ląstelės membrana o vėliava lenkiasi, o ne sukasi. Baltymų grandinės vadinamos dyneinas yra pritvirtinti prie kai kurių dvigubų mikrovamzdelių, išsidėsčiusių radialiniuose stipinuose aplink vėliavos siūlus.

Dineino molekulės naudoja energiją iš adenozino trifosfatas (ATP), energijos kaupimo molekulė, kad būtų sukurtas lenkimo judėjimas vėliavoje.

Dineino molekulės priverčia vėliavą lenktis, judindamos mikrovamzdelius aukštyn ir žemyn viena prieš kitą. Jie atjungia vieną iš fosfatų grupių nuo ATP molekulių ir išlaisvintą cheminę energiją sugriebia vieną iš mikrovamzdelių ir perkelia prieš kanalėlį, prie kurio yra pritvirtinti.

Koordinuojant tokį lenkimo veiksmą, gaunamas kaitinamojo siūlo judėjimas gali būti sukamasis arba pirmyn ir atgal.

Nors bakterijos gali ilgai išgyventi atvirame ore ir ant kietų paviršių, jos auga ir dauginasi skysčiuose. Tipiška skysta aplinka yra maistinių medžiagų tirpalai ir pažengusių organizmų vidus.

Daugelis šių bakterijų, pavyzdžiui, bakterijose gyvūnų žarnynas, yra naudingi, tačiau jie turi sugebėti rasti reikalingų maistinių medžiagų ir išvengti pavojingų situacijų.

Vėliavėlės leidžia jiems judėti link maisto, toliau nuo pavojingų chemikalų ir plisti, kai jos dauginasi.

Ne visos žarnyno bakterijos yra naudingos. H. pylori, pavyzdžiui, yra žymi bakterija, sukelianti skrandžio opas. Jis remiasi vėliavomis, kad judėtų per virškinimo sistemos gleives ir išvengtų per rūgščių vietų. Radęs palankią erdvę, jis padaugėja ir pasitelkdamas vėliavą išsiskleidžia.

Tyrimai parodė, kad H. pylori vėliavėlės yra pagrindinis bakterijų užkrečiamumo veiksnys.

Susijęs straipsnis: Signalo perdavimas: apibrėžimas, funkcija, pavyzdžiai

Bakterijas galima klasifikuoti pagal numeris ir vieta jų vėliavos. Monotriškas bakterijos viename ląstelės gale turi vieną vėliavą. Lophotrichous bakterijos viename gale turi daugybę vėliavų.

Peritrichous bakterijos ląstelės galuose turi ir šoninę, ir vėliavą amfitrichinis bakterijos gali turėti vieną ar kelias vėliavas abiejuose galuose.

Vėliavos išsidėstymas įtakoja tai, kaip greitai ir kokiu būdu bakterija gali judėti.

Eukariotinės ląstelės su branduoliu ir organelės yra aukštesniuose augaluose ir gyvūnuose, bet ir kaip vienaląsčiai organizmai. Eukariotines vėliavėles primityvios ląstelės naudoja judėjimui, tačiau jų galima rasti ir pažengusiems gyvūnams.

Vienaląsčių organizmų atveju karveliai naudojami maistui surasti, plisti ir pabėgti nuo plėšrūnų ar nepalankių sąlygų. Pažengusiems gyvūnams specialios ląstelės specialiems tikslams naudoja eukariotą.

Pavyzdžiui, žalieji dumbliaiChlamydomonas reinhardtii naudoja dvi dumblių vėliavas judėti ežerų ir upių vandeniu ar dirvožemiu. Jis remiasi tokiu judesiu, kuris pasklinda po reprodukcijos, ir yra plačiai paplitęs visame pasaulyje.

Aukštesnių gyvūnų atveju spermos ląstelė yra judriosios ląstelės, naudojančios eukariotinį vėliavą judesiui, pavyzdys. Taip spermatozoidai juda per moterų reprodukcinį traktą, kad apvaisintų kiaušialąstę ir pradėtų lytinę reprodukciją.