Mobilidade celular é um componente chave para a sobrevivência de muitos organismos unicelulares e também pode ser importante em animais mais avançados. As células usam flagelos para locomoção para procurar comida e escapar do perigo. Os flagelos em forma de chicote podem ser girados para promover o movimento por meio de um efeito saca-rolhas ou podem agir como remos para enfiar células através de líquidos.
Os flagelos são encontrados em bactérias e em alguns eucariotos, mas esses dois tipos de flagelos têm uma estrutura diferente.
Um flagelo bacteriano ajuda as bactérias benéficas a se moverem pelo organismo e ajuda as bactérias causadoras de doenças a se espalharem durante as infecções. Eles podem se mover para onde possam se multiplicar e podem evitar alguns dos ataques do sistema imunológico do organismo. Para animais avançados, células como o esperma se movem com a ajuda de um flagelo.
Em cada caso, o movimento dos flagelos permite que a célula se mova em uma direção geral.
A estrutura dos flagelos de células procarióticas é simples
Flagelos para procariontes como as bactérias, são compostas por três partes:
- O filamento do flagelo é um tubo oco feito de uma proteína flagelar chamada flagelina.
- Na base do filamento está um gancho flexível que acopla o filamento à base e atua como uma junta universal.
- O corpo basal é composta por uma haste e uma série de anéis que fixam o flagelo à parede celular e à membrana plasmática.
O filamento flagelar é criado transportando a proteína flagelina dos ribossomos celulares através do núcleo oco até a ponta onde a flagelina se liga e faz o filamento crescer. O corpo basal forma o motor do flagelo, e o gancho dá à rotação um efeito de saca-rolhas.
Flagelos Eucarióticos têm uma estrutura complexa
O movimento de eucariótico os flagelos e os das células procarióticas são semelhantes, mas a estrutura do filamento e o mecanismo de rotação são diferentes. O corpo basal dos flagelos eucarióticos está ancorado no corpo celular, mas o flagelo não possui uma haste e discos. Em vez disso, o filamento é sólido e é feito de pares de microtúbulos.
Os túbulos são dispostos como nove tubos duplos em torno de um par central de tubos em uma formação 9 + 2. Os túbulos são feitos de cordas lineares de proteína em torno de um centro oco. Os tubos duplos compartilham uma parede comum, enquanto os tubos centrais são independentes.
Raios, eixos e links de proteínas unem-se ao microtúbulos ao longo do comprimento do filamento. Em vez de um movimento criado na base por anéis giratórios, o movimento do flagelo vem da interação dos microtúbulos.
Flagelos funcionam por meio do movimento de rotação do filamento
Embora os flagelos bacterianos e os das células eucarióticas tenham uma estrutura diferente, ambos funcionam por meio de um movimento de rotação do filamento para impulsionar a célula ou mover os fluidos para além dela. Filamentos mais curtos tenderão a se mover para frente e para trás, enquanto os filamentos mais longos terão um movimento espiral circular.
Em flagelos bacterianos, o gancho na parte inferior do filamento gira onde é ancorado ao parede celular e membrana de plasma. A rotação do gancho resulta em um movimento semelhante a uma hélice dos flagelos. Em flagelos eucarióticos, o movimento rotacional é devido à curvatura sequencial do filamento.
O movimento resultante pode ser semelhante a um chicote além de rotacional.
Os flagelos procarióticos de bactérias são movidos por um motor flagelar
Sob o gancho dos flagelos bacterianos, a base do flagelo está ligada à parede celular e à membrana plasmática da célula por uma série de anéis rodeados por cadeias de proteínas. Uma bomba de prótons cria um gradiente de prótons através do mais baixo dos anéis, e o gradiente eletroquímico alimenta a rotação através de um força motriz de prótons.
Quando os prótons se difundem através do limite inferior do anel devido à força motriz do próton, o anel gira e o gancho de filamento anexado gira. A rotação em uma direção resulta em um movimento de avanço controlado da bactéria. A rotação na outra direção faz com que as bactérias se movam de forma aleatória.
A motilidade bacteriana resultante combinada com a mudança na direção de rotação produz uma espécie de passeio aleatório que permite que a célula cubra uma grande quantidade de terreno em uma direção geral.
Flagelos eucarióticos usam ATP para dobrar
A base do flagelo das células eucarióticas está firmemente ancorada ao membrana celular e os flagelos dobram em vez de girar. Cadeias de proteínas chamadas dineína estão ligados a alguns dos microtúbulos duplos dispostos em torno dos filamentos dos flagelos em raios radiais.
As moléculas de dineína usam energia de trifosfato de adenosina (ATP), uma molécula de armazenamento de energia, para produzir movimento de flexão no flagelo.
As moléculas de dineína fazem o flagelo se curvar movendo os microtúbulos para cima e para baixo uns contra os outros. Eles destacam um dos grupos fosfato das moléculas de ATP e usam a energia química liberada para agarrar um dos microtúbulos e movê-lo contra o túbulo ao qual estão ligados.
Ao coordenar essa ação de flexão, o movimento do filamento resultante pode ser rotacional ou para frente e para trás.
Flagelos procarióticos são importantes para a propagação bacteriana
Embora as bactérias possam sobreviver por longos períodos ao ar livre e em superfícies sólidas, elas crescem e se multiplicam em fluidos. Ambientes fluidos típicos são soluções ricas em nutrientes e o interior de organismos avançados.
Muitas dessas bactérias, como as do intestino de animais, são benéficos, mas devem ser capazes de encontrar os nutrientes de que precisam e evitar situações perigosas.
Os flagelos permitem que eles se movam em direção à comida, longe de produtos químicos perigosos e se espalhem quando se multiplicam.
Nem todas as bactérias no intestino são benéficas. H. pylori, por exemplo, é uma bactéria flagelada que causa úlceras estomacais. Ele depende dos flagelos para se moverem através do muco do sistema digestivo e evitar áreas que são muito ácidas. Ao encontrar um espaço favorável, ele se multiplica e usa flagelos para se espalhar.
Estudos têm mostrado que o H. pylori os flagelos são um fator chave na infecciosidade da bactéria.
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As bactérias podem ser classificadas de acordo com o número e localização de seus flagelos. Monotrichous as bactérias têm um único flagelo em uma extremidade da célula. Lophotrichous as bactérias têm vários flagelos em uma das extremidades.
Peritrico bactérias têm flagelos laterais e flagelos nas extremidades da célula, enquanto anfitríaco as bactérias podem ter um ou vários flagelos em ambas as extremidades.
A disposição dos flagelos influencia a rapidez e a forma como a bactéria pode se mover.
Células eucarióticas usam flagelos para mover organismos internos e externos
Células eucarióticas com um núcleo e organelas são encontrados em plantas e animais superiores, mas também como organismos unicelulares. Os flagelos eucarióticos são usados pelas células primitivas para se moverem, mas também podem ser encontrados em animais avançados.
No caso de organismos unicelulares, os flagelos são usados para localizar alimentos, se espalhar e escapar de predadores ou de condições desfavoráveis. Em animais avançados, células específicas usam um flagelo eucariótico para fins especiais.
Por exemplo, o algas verdesChlamydomonas reinhardtii usa dois flagelos de algas para se mover através da água de lagos e rios ou solo. Ele depende desse movimento para se espalhar após a reprodução e é amplamente distribuído ao redor do mundo.
Em animais superiores, o célula de esperma é um exemplo de uma célula móvel que usa flagelo eucariótico para se movimentar. É assim que os espermatozoides se movem através do trato reprodutivo feminino para fertilizar o óvulo e iniciar a reprodução sexual.