Flagella: veidi, funkcija un struktūra

Šūnu mobilitāte ir galvenā sastāvdaļa izdzīvošanai daudziem vienšūnas organismiem, un tā var būt svarīga arī progresīvākiem dzīvniekiem. Šūnas izmanto kustība meklēt ēdienu un izvairīties no briesmām. Whiplike flagellu var pagriezt, lai veicinātu kustību, izmantojot korķa skrūves efektu, vai arī tie var darboties kā airi, lai rindotu šūnas caur šķidrumiem.

Flagellas ir sastopamas baktērijās un dažos eikariotos, taču šiem diviem karogu veidiem ir atšķirīga struktūra.

Baktēriju karodziņš palīdz labvēlīgajām baktērijām pārvietoties pa organismu un palīdz slimību izraisošās baktērijas izplatīties infekciju laikā. Viņi var pāriet uz vietu, kur var vairoties, un var izvairīties no dažiem organisma imūnsistēmas uzbrukumiem. Uzlabotiem dzīvniekiem šūnas, piemēram, sperma, pārvietojas ar karodziņa palīdzību.

Katrā gadījumā flagellas kustība ļauj šūnai pārvietoties vispārējā virzienā.

Flagella par prokariotes piemēram, baktērijas sastāv no trim daļām:

1. The kvēldiega no flagellum ir doba caurule, kas izgatavota no flagellar proteīna, ko sauc flagellīns.
2. Kvēldiega pamatnē ir a elastīgs āķis kas savieno kvēldiegu ar pamatni un darbojas kā universāls savienojums.
3. The bazālais ķermenis sastāv no stieņa un virknes gredzenu, kas noenkuro karodziņu pie šūnu sienas un plazmas membrānas.

Flagellārais pavediens tiek izveidots, transportējot olbaltumvielu flagellīnu no šūnu ribosomām caur dobu kodolu līdz galam, kur flagelīns piestiprinās un liek pavedienam augt. Bazālais ķermenis veido motors un āķis piešķir rotācijai korķviļķa efektu.

Kustība eikariots flagellu un prokariotu šūnu struktūras ir līdzīgas, taču kvēldiega struktūra un rotācijas mehānisms ir atšķirīgi. Eikariotu karodziņu pamatkorpuss ir noenkurots šūnas ķermenī, bet karodziņam trūkst stieņa un disku. Tā vietā kvēldiegs ir ciets un sastāv no mikrotubulu pāri.

Kanāliņi ir izvietoti kā deviņas dubultās caurules ap centrālo cauruļu pāri 9 + 2 veidojumā. Kanāliņus veido lineāras olbaltumvielu virknes ap dobu centru. Divkāršām caurulēm ir kopēja siena, savukārt centrālās caurules ir neatkarīgas.

Olbaltumvielu spieķi, asis un saites pievienojas mikrotubulas visā kvēldiega garumā. Kustības vietā, kas izveidota pamatnē, rotējot gredzenus, karoga kustība nāk no mikrotubulu mijiedarbības.

Neskatoties uz to, ka baktēriju un eikariotu šūnu struktūrai ir atšķirīga struktūra, tās abas darbojas caur kvēldiega rotācijas kustību, lai virzītu šūnu vai pārvietotu šķidrumus gar šūnu. Īsākiem pavedieniem būs tendence virzīties uz priekšu un atpakaļ, savukārt garākiem pavedieniem būs apaļa spirālveida kustība.

Baktēriju karodziņā āķis kvēldiega apakšā pagriežas vietā, kur tas ir noenkurots šūnapvalki un plazmas membrāna. Āķa pagriešana rada propellera veida flagellas kustību. Eikariotu karodziņā rotācijas kustība ir saistīta ar kvēldiega secīgu lieci.

Rezultātā iegūtā kustība var būt arī rotējoša.

Zem baktēriju flagelles āķa flagellas pamatne ir piestiprināta pie šūnu sienas un šūnas plazmas membrānas ar virkni gredzenu, ko ieskauj olbaltumvielu ķēdes. Protonu sūknis rada protonu gradientu zemākajā no gredzeniem, un elektroķīmiskais gradients nodrošina rotāciju caur protonu kustības spēks.

Kad protoni difundē pāri zemākajai gredzena robežai protonu kustības spēka dēļ, gredzens griežas un piestiprinātais kvēldiega āķis pagriežas. Pagriešana vienā virzienā rada kontrolētu baktērijas kustību uz priekšu. Rotācija otrā virzienā liek baktērijām pārvietoties nejauši.

Rezultātā iegūtā baktēriju kustība apvienojumā ar rotācijas virziena maiņu rada sava veida nejaušu gājienu, kas ļauj šūnai daudz zemes nosegt vispārējā virzienā.

Eikariotu šūnu pamatnes pamatne ir stingri noenkurota šūnu membrānu un karodziņš liekties, nevis griezties. Proteīna ķēdes sauc dyneīns ir piestiprinātas pie dažām dubultām mikrotubulām, kas radiālos spieķos izvietotas ap karodziņa pavedieniem.

Dineīna molekulas izmanto enerģiju no adenozīna trifosfāts (ATP), enerģijas uzkrāšanas molekula, lai radītu lieces kustību flagellā.

Dineīna molekulas liek karogiem izliekties, pārvietojot mikrotubulus uz augšu un uz leju viens pret otru. Viņi atdala vienu no fosfātu grupām no ATP molekulām un izmanto atbrīvoto ķīmisko enerģiju, lai satvertu vienu no mikrotubuliem un pārvietotu to pret kanāliņu, pie kura tie ir piestiprināti.

Koordinējot šādu lieces darbību, iegūtā kvēldiega kustība var būt rotējoša vai uz priekšu un atpakaļ.

Kamēr baktērijas ilgstoši var izdzīvot brīvā dabā un uz cietām virsmām, tās aug un vairojas šķidrumos. Tipiska šķidruma vide ir barības vielām bagāti šķīdumi un progresīvu organismu interjers.

Daudzas no šīm baktērijām, piemēram, baktērijas dzīvnieku zarnas, ir izdevīgi, taču viņiem jāspēj atrast nepieciešamās uzturvielas un jāizvairās no bīstamām situācijām.

Flagellas ļauj viņiem virzīties uz pārtiku, prom no bīstamām ķīmiskām vielām un izplatīties, kad tās vairojas.

Ne visas baktērijas zarnās ir labvēlīgas. H. pylori, piemēram, ir flagellated baktērija, kas izraisa kuņģa čūlas. Tas paļaujas uz karodziņu, lai pārvietotos caur gremošanas sistēmas gļotām un izvairītos no pārāk skābām vietām. Atrodot labvēlīgu vietu, tā pavairojas un izklājšanai izmanto karodziņus.

Pētījumi ir parādījuši, ka H. pylori flagellas ir galvenais baktēriju infekcijas faktors.

Saistīts raksts: Signāla pārraide: definīcija, funkcija, piemēri

Baktērijas var klasificēt pēc numurs un atrašanās vieta viņu karogu. Vienmuļš baktērijām vienā šūnas galā ir viens karodziņš. Lophotrichous baktērijām vienā galā ir vairāku karogu ķekars.

Peritrichous baktērijām šūnas galos ir gan sānu karodziņš, gan karodziņš amfitrichous baktērijām abos galos var būt viena vai vairākas flagellas.

Karogu izvietojums ietekmē to, cik ātri un kādā veidā baktērija var pārvietoties.

Eikariotu šūnas ar kodolu un organellas ir sastopami augstākos augos un dzīvniekos, bet arī kā vienšūnas organismi. Eikariotu karogu izmanto primitīvas šūnas, lai pārvietotos, bet tās var atrast arī progresīviem dzīvniekiem.

Vienšūnu organismu gadījumā flagellu izmanto, lai atrastu pārtiku, izplatītos un aizbēgtu no plēsējiem vai nelabvēlīgiem apstākļiem. Uzlabotiem dzīvniekiem īpašas šūnas īpašiem mērķiem izmanto eikariotu karogu.

Piemēram, zaļās aļģesChlamydomonas reinhardtii izmanto divas aļģu flagellas, lai pārvietotos pa ezeru un upju ūdeni vai augsni. Tas paļaujas uz šīs kustības izplatīšanos pēc reproducēšanas un ir plaši izplatīts visā pasaulē.

Augstākiem dzīvniekiem spermas šūna ir mobilās šūnas piemērs, kurā kustībai tiek izmantots eikariotu karogs. Tā sperma pārvietojas caur sieviešu reproduktīvo traktu, lai apaugļotu olšūnu un sāktu dzimum reprodukciju.