Mobilność komórek jest kluczowym elementem przetrwania wielu organizmów jednokomórkowych, a także może mieć znaczenie w przypadku bardziej zaawansowanych zwierząt. Komórki używają wici do lokomocja szukać pożywienia i uciec przed niebezpieczeństwem. Wici przypominające bicz można obracać, aby pobudzić ruch dzięki efektowi korkociągu, lub mogą działać jak wiosła, aby wiosłować komórki w płynach.
Wici znajdują się w bakteriach i niektórych eukariontach, ale te dwa rodzaje wici mają inną strukturę.
Wić bakteryjna pomaga pożytecznym bakteriom poruszać się po organizmie i pomaga bakteriom chorobotwórczym rozprzestrzeniać się podczas infekcji. Mogą przemieszczać się tam, gdzie mogą się rozmnażać i mogą uniknąć niektórych ataków ze strony układu odpornościowego organizmu. W przypadku zaawansowanych zwierząt komórki, takie jak plemniki, poruszają się za pomocą wici.
W każdym przypadku ruch wici pozwala komórce poruszać się w ogólnym kierunku.
Struktura wici komórek prokariotycznych jest prosta
Wici dla prokariota takie jak bakterie składają się z trzech części:
- włókno wici jest pustą rurką wykonaną z wiciowego białka zwanego biczować.
- U podstawy żarnika znajduje się elastyczny hak który łączy żarnik z podstawą i działa jak przegub uniwersalny.
- ciało podstawowe składa się z pręta i szeregu pierścieni, które zakotwiczają wić w ścianie komórkowej i błonie komórkowej.
Włókno wici jest tworzone przez transport flageliny białkowej z rybosomów komórek przez wydrążony rdzeń do końcówki, gdzie flagelina przyłącza się i powoduje wzrost włókna. Ciało podstawowe tworzy silnik wici, a haczyk nadaje rotacji efekt korkociągu.
Wici eukariotyczne mają złożoną strukturę
Ruch eukariotyczny wici i wici komórek prokariotycznych są podobne, ale struktura włókna i mechanizm rotacji są inne. Podstawowy korpus wici eukariotycznej jest zakotwiczony w ciele komórki, ale wici brakuje pręta i dysków. Zamiast tego włókno jest solidne i składa się z pary mikrotubul.
Rurki są ułożone jako dziewięć podwójnych rurek wokół centralnej pary rurek w układzie 9+2. Kanaliki składają się z liniowe łańcuchy białkowe wokół pustego środka. Podwójne tuby mają wspólną ścianę, podczas gdy tuby środkowe są niezależne.
Szprychy, osie i ogniwa proteinowe dołączają do mikrotubule wzdłuż długości żarnika. Zamiast ruchu wywoływanego u podstawy przez obracające się pierścienie, ruch wici pochodzi z interakcji mikrotubul.
Praca wici poprzez ruch obrotowy żarnika
Chociaż wici bakteryjne i wici komórek eukariotycznych mają inną strukturę, obie działają poprzez ruch obrotowy włókna, aby napędzać komórkę lub przemieszczać płyny obok komórki. Krótsze włókna będą miały tendencję do poruszania się w przód iw tył, podczas gdy dłuższe włókna będą miały ruch kołowy, spiralny.
W wiciach bakteryjnych haczyk na dole włókna obraca się tam, gdzie jest zakotwiczony do Ściana komórkowa i błona plazmatyczna. Obrót haka powoduje ruch wici przypominający śmigło. W wici eukariotycznej ruch obrotowy jest spowodowany sekwencyjnym zginaniem włókna.
Wynikowy ruch może być podobny do bicza oprócz ruchu obrotowego.
Prokariotyczne wici bakterii są zasilane przez silnik wici
Pod haczykiem wici bakteryjnej podstawa wici jest połączona ze ścianą komórkową i błoną komórkową za pomocą szeregu pierścieni otoczonych łańcuchami białkowymi. Pompa protonowa tworzy gradient protonowy na najniższym z pierścieni, a gradient elektrochemiczny napędza rotację przez a siła napędowa protonu.
Kiedy protony dyfundują przez najniższą granicę pierścienia z powodu siły napędowej protonów, pierścień obraca się, a przymocowany haczyk filamentu obraca się. Obrót w jednym kierunku powoduje kontrolowany ruch bakterii do przodu. Obrót w przeciwnym kierunku powoduje, że bakterie poruszają się w przypadkowy sposób bębnujący.
Wynikająca z tego ruchliwość bakterii w połączeniu ze zmianą kierunku rotacji powoduje rodzaj błądzenia losowego, który pozwala komórce pokryć dużą część terenu w ogólnym kierunku.
Wici eukariotyczne Użyj ATP do zginania
Podstawa wici komórek eukariotycznych jest mocno zakotwiczona w Błona komórkowa a wici raczej zginają się niż obracają. Łańcuchy białkowe zwane dynaina są przymocowane do niektórych podwójnych mikrotubul rozmieszczonych wokół włókien wici w promieniowych szprychach.
Cząsteczki dyneiny wykorzystują energię z adenozynotrifosforan (ATP), cząsteczka magazynująca energię, aby wytworzyć ruch zginający w wici.
Cząsteczki dyneiny powodują uginanie się wici, przesuwając mikrotubule w górę iw dół względem siebie. Odrywają jedną z grup fosforanowych od cząsteczek ATP i wykorzystują uwolnioną energię chemiczną, aby chwycić jedną z mikrotubul i przesunąć ją do kanalika, do którego są przyłączone.
Koordynując takie działanie zginające, wynikowy ruch włókien może być obrotowy lub w przód iw tył.
Prokariotyczne wici są ważne dla rozmnażania się bakterii
Chociaż bakterie mogą przetrwać przez dłuższy czas na świeżym powietrzu i na stałych powierzchniach, rosną i rozmnażają się w płynach. Typowe środowiska płynne to roztwory bogate w składniki odżywcze i wnętrze zaawansowanych organizmów.
Wiele z tych bakterii, takich jak te w jelita zwierząt, są korzystne, ale muszą być w stanie znaleźć potrzebne im składniki odżywcze i uniknąć niebezpiecznych sytuacji.
Wici pozwalają im poruszać się w kierunku żywności, z dala od niebezpiecznych chemikaliów i rozprzestrzeniać się, gdy się rozmnażają.
Nie wszystkie bakterie w jelitach są korzystne. H. pylori, na przykład, to wiciowata bakteria, która powoduje wrzody żołądka. Polega na wici, aby przejść przez śluz układu pokarmowego i uniknąć obszarów, które są zbyt kwaśne. Gdy znajdzie dogodną przestrzeń, rozmnaża się i używa wici do rozpościerania się.
Badania wykazały, że H. pylori wici są kluczowym czynnikiem zakaźności bakterii.
Powiązany artykuł: Transdukcja sygnału: definicja, funkcja, przykłady
Bakterie można sklasyfikować według numer i lokalizacja ich wici. Monotrych bakterie mają pojedynczą wić na jednym końcu komórki. Lofotrych bakterie mają na jednym końcu kilka wici.
Peritrichous bakterie mają zarówno wici boczne, jak i wici na końcach komórki, podczas gdy amfitryczny bakterie mogą mieć jedną lub kilka wici na obu końcach.
Ułożenie wici wpływa na szybkość i sposób poruszania się bakterii.
Komórki eukariotyczne wykorzystują wici do poruszania się wewnątrz i na zewnątrz organizmów
Komórki eukariotyczne z jądrem i organelle znajdują się w wyższych roślinach i zwierzętach, ale także jako organizmy jednokomórkowe. Wici eukariotyczne są wykorzystywane przez prymitywne komórki do poruszania się, ale można je również znaleźć u zaawansowanych zwierząt.
W przypadku organizmów jednokomórkowych wici służą do lokalizacji pokarmu, rozprzestrzeniania się i ucieczki przed drapieżnikami lub niekorzystnymi warunkami. U zaawansowanych zwierząt określone komórki używają wici eukariotycznej do specjalnych celów.
Na przykład zielone glonyChlamydomonas reinhardtii wykorzystuje dwie wici glonów do poruszania się w wodach jezior i rzek lub w glebie. Opiera się na tym ruchu, aby rozprzestrzeniać się po rozmnażaniu i jest szeroko rozpowszechniony na całym świecie.
U wyższych zwierząt plemnik jest przykładem komórki ruchomej wykorzystującej wić eukariotyczną do ruchu. W ten sposób plemniki przemieszczają się przez żeński układ rozrodczy, aby zapłodnić komórkę jajową i rozpocząć rozmnażanie płciowe.