Mobilita buniek je kľúčovou zložkou prežitia mnohých jednobunkových organizmov a môže byť dôležitá aj u pokročilejších zvierat. Bunky používajú bičíky na lokomócia hľadať jedlo a uniknúť nebezpečenstvu. Bičíky podobné whiplike sa dajú otáčať na podporu pohybu pomocou vývrtky alebo môžu pôsobiť ako veslá na veslovanie buniek v tekutinách.
Bičíky sa nachádzajú v baktériách a v niektorých eukaryotoch, ale tieto dva typy bičíkov majú odlišnú štruktúru.
Bakteriálny bičík pomáha prospešným baktériám pohybovať sa v organizme a pomáha šíreniu baktérií spôsobujúcich choroby počas infekcií. Môžu sa presunúť tam, kde sa môžu množiť, a môžu sa vyhnúť niektorým útokom imunitného systému organizmu. U pokročilých zvierat sa bunky ako spermie pohybujú pomocou bičíka.
V obidvoch prípadoch pohyb bičíkov umožňuje bunke pohybovať sa všeobecným smerom.
Štruktúra bičíkov prokaryotických buniek je jednoduchá
Bičíky pre prokaryoty ako sú baktérie, sa skladajú z troch častí:
- The vlákno bičíka je dutá trubica vyrobená z bičíkového proteínu tzv bičík.
- Na dne vlákna je a pružný háčik ktorý spája vlákno so základňou a pôsobí ako univerzálny kĺb.
- The bazálne telo je vyrobený z tyče a série krúžkov, ktoré kotvia bičík k bunkovej stene a plazmatickej membráne.
Bičíkové vlákno sa vytvára transportom proteínového bičíka z bunkových ribozómov cez duté jadro k hrotu, kde sa bičíkový štítik pripája a umožňuje vláknu rásť. Bazálne telo tvorí motor bičíka a hák dáva rotácii efekt vývrtky.
Eukaryotické bičíky majú zložitú štruktúru
Pohyb eukaryotický bičíky a prokaryotické bunky sú podobné, ale štruktúra vlákna a mechanizmus rotácie sú odlišné. Bazálne telo eukaryotických bičíkov je ukotvené k telu bunky, bičíku však chýba tyčinka a disky. Namiesto toho je vlákno pevné a je tvorené páry mikrotubulov.
Trubičky sú usporiadané ako deväť dvojitých rúrok okolo centrálneho páru rúrok vo formácii 9 + 2. Tubuly sú vyrobené z lineárne proteínové struny okolo dutého stredu. Dvojité rúrky majú spoločnú stenu, zatiaľ čo stredové rúrky sú nezávislé.
Proteínové lúče, osi a odkazy sa pripájajú k mikrotubuly pozdĺž dĺžky vlákna. Namiesto pohybu vytvoreného na základni rotujúcimi krúžkami pochádza pohyb bičíka z interakcie mikrotubulov.
Bičíky pracujú rotačným pohybom vlákna
Aj keď bakteriálne bičíky a bičíky eukaryotických buniek majú odlišnú štruktúru, obidve pracujú prostredníctvom rotačného pohybu vlákna, aby poháňali bunku alebo prechádzali tekutinami okolo bunky. Kratšie vlákna budú mať tendenciu pohybovať sa tam a späť, zatiaľ čo dlhšie vlákna budú mať kruhový špirálovitý pohyb.
U bakteriálnych bičíkov sa háčik v spodnej časti vlákna otáča tam, kde je ukotvený k bunková stena a plazmatická membrána. Výsledkom otáčania háku je vrtuľový pohyb bičíkov. U eukaryotických bičíkov je rotačný pohyb dôsledkom postupného ohýbania vlákna.
Výsledný pohyb môže byť okrem rotácie aj podobný.
Prokaryotické bičíky baktérií sú poháňané bičíkovým motorom
Pod háčikom bakteriálnych bičíkov je základňa bičíka pripevnená k bunkovej stene a plazmatickej membráne bunky sériou krúžkov obklopených proteínovými reťazcami. Protónová pumpa vytvára protónový gradient cez najspodnejší z prstencov a elektrochemický gradient napája rotáciu cez a hnacia sila protónu.
Keď protóny difundujú cez najnižšiu hranicu krúžku v dôsledku hybnej sily protónov, krúžok sa roztáča a pripojený háčik s vláknami sa otáča. Rotácia v jednom smere vedie k riadenému pohybu baktérie vpred. Rotácia v opačnom smere umožňuje baktériám pohybovať sa náhodným spôsobom.
Výsledná bakteriálna motilita v kombinácii so zmenou smeru otáčania vytvára akýsi náhodný pohyb, ktorý umožňuje bunke pokryť veľa pôdy vo všeobecnom smere.
Eukaryotické bičíky Použite ATP na ohýbanie
Báza bičíka eukaryotických buniek je pevne ukotvená k bunková membrána a bičíky sa skôr ohýbajú, ako otáčajú. Proteínové reťazce tzv dyneín sú pripojené k niektorým z dvojitých mikrotubulov usporiadaných okolo bičíkových vlákien v radiálnych lúčoch.
Molekuly dyneínu využívajú energiu z adenosintrifosfátu (ATP), molekula na ukladanie energie, na výrobu ohybového pohybu v bičíkoch.
Molekuly dyneínu ohýbajú bičíky pohybom mikrotubulov hore a dole proti sebe. Oddelia jednu z fosfátových skupín od molekúl ATP a pomocou uvoľnenej chemickej energie chytia jeden z mikrotubulov a posunú ho proti tubulu, ku ktorému sú pripojené.
Koordináciou takejto ohybovej činnosti môže byť výsledný pohyb vlákna rotačný alebo dopredu a dozadu.
Prokaryotické bičíky sú dôležité pre šírenie baktérií
Zatiaľ čo baktérie môžu prežiť dlhší čas na čerstvom vzduchu a na pevných povrchoch, rastú a množia sa v tekutinách. Typickým tekutým prostredím sú roztoky bohaté na živiny a vnútro pokročilých organizmov.
Mnoho z týchto baktérií, napríklad baktérie v vnútornosti zvierat, sú prospešné, ale musia byť schopní nájsť potrebné živiny a vyhnúť sa nebezpečným situáciám.
Bičíky im umožňujú pohybovať sa smerom k jedlu, ďaleko od nebezpečných chemikálií a šíriť sa, keď sa množia.
Nie všetky baktérie v čreve sú prospešné. H. pylorije napríklad bičíkatá baktéria, ktorá spôsobuje žalúdočné vredy. Spolieha sa na to, že bičíky prechádzajú cez hlien tráviaceho systému a vyhýbajú sa príliš kyselým oblastiam. Keď nájde priaznivý priestor, premnoží sa a rozšíri sa pomocou bičíkov.
Štúdie preukázali, že H. pylori bičíky sú kľúčovým faktorom infekčnosti baktérií.
Súvisiaci článok: Transdukcia signálu: definícia, funkcia, príklady
Baktérie možno klasifikovať podľa: číslo a umiestnenie ich bičíkov. Jednoliaty baktérie majú na jednom konci bunky jediný bičík. Lophotrichous baktérie majú na jednom konci zväzok niekoľkých bičíkov.
Peritrichous baktérie majú bočné bičíky a bičíky na koncoch bunky, zatiaľ čo amphitrichous baktérie môžu mať na oboch koncoch jeden alebo niekoľko bičíkov.
Usporiadanie bičíkov ovplyvňuje to, ako rýchlo a akým spôsobom sa môže baktéria pohybovať.
Eukaryotické bunky používajú Bičíky na pohyb vo vnútri a mimo organizmov
Eukaryotické bunky s jadrom a organely sa nachádzajú vo vyšších rastlinách a živočíchoch, ale tiež ako jednobunkové organizmy. Eukaryotické bičíky primitívne bunky používajú na pohyb, ale dajú sa nájsť aj u pokročilých zvierat.
V prípade jednobunkových organizmov sa bičíky používajú na lokalizáciu potravy, na jej šírenie a únik pred predátormi alebo nepriaznivými podmienkami. U pokročilých zvierat používajú špecifické bunky na špeciálne účely eukaryotické bičík.
Napríklad zelené riasyChlamydomonas reinhardtii používa dva bičíky z rias na pohyb vodou jazier a riek alebo pôdy. Spolieha sa na tento pohyb, ktorý sa po reprodukcii rozšíri a je široko distribuovaný po celom svete.
U vyšších zvierat sa bunka spermií je príkladom mobilnej bunky používajúcej na pohyb eukaryotické bičík. Takto sa spermie pohybujú v ženskom reprodukčnom trakte, aby oplodnili vajíčko a začali pohlavné rozmnožovanie.