Мобилност ћелија је кључна компонента за преживљавање многих једноћелијских организама, а може бити важна и код напреднијих животиња. Ћелије користе бичеве за локомоција да траже храну и да избегну опасност. Бичеви слични бичу могу се ротирати да би подстакли кретање помоћу ефекта вадичепа или могу деловати попут весла како би веслали ћелије кроз течности.
Бичеви се налазе у бактеријама и у неким еукариотима, али те две врсте бичева имају другачију структуру.
Бактеријски флагеллум помаже корисним бактеријама да се крећу кроз организам и помаже ширењу бактерија које изазивају болести током инфекција. Могу се преселити тамо где се могу размножавати и могу избећи неке од напада имунолошког система организма. За напредне животиње, ћелије попут сперме се крећу уз помоћ флагелума.
У сваком случају, кретање бичева омогућава ћелији да се креће у општем правцу.
Структура бичева прокариотских ћелија је једноставна
Бичеви за прокариоти као што су бактерије састоје се од три дела:
- Тхе филамент флагелума је шупља цев направљена од флагеларног протеина тзв флагеллин.
- У основи нити је а флексибилна кука који спаја нит са базом и делује као универзални зглоб.
- Тхе базални тело састоји се од шипке и низа прстенова који причвршћују флагелум за ћелијски зид и плаземску мембрану.
Бичаст филамент настаје транспортовањем протеина флагеллина из ћелијских рибосома кроз шупље језгро до врха где се флагеллин веже и чини да нит расте. Базално тело чини моторни флагелума, а кука даје ротацији ефекат вадичепа.
Еукариотске бичеви имају сложену структуру
Покрет еукариотски флагелла и прокарионтских ћелија је слична, али структура нити и механизам ротације су различити. Базално тело еукариотских бичева усидрено је за тело ћелије, али флагелуму недостају штап и дискови. Уместо тога, нит је чврста и састоји се од ње парови микротубула.
Цјевчице су постављене као девет двоструких цијеви око централног пара цијеви у 9 + 2 формацији. Цјевчице су сачињене од линеарне протеинске жице око шупљег центра. Двоструке цеви имају заједнички зид, док су централне цеви независне.
Протеинске жбице, осе и карике се придружују микротубуле по дужини нити. Уместо покрета креираног у основи ротирајућим прстеновима, кретање флагелума долази од интеракције микротубула.
Рад бичева кроз ротационо кретање нити
Иако бактеријски бичеви и еукариотске ћелије имају другачију структуру, обојица раде ротационим кретањем нити да би покренули ћелију или померали течност поред ћелије. Краћи филаменти ће се тежити кретању напред-назад, док ће дужи филаменти имати кружно спирално кретање.
У бактеријским бичевима кука на дну нити се окреће тамо где је усидрена Ћелијски зид и Плазма мембране. Ротација куке резултира пропелерским кретањем бичева. У еукариотским бичевима ротационо кретање је последица секвенцијалног савијања нити.
Резултирајуће кретање може бити ротационо и попут бича.
Прокариотске бичеве бактерија покрећу флагеларни мотор
Под куком бактеријских бичева, база флагелума је причвршћена за ћелијски зид и ћелијску плазматску мембрану низом прстенова окружених протеин ланцима. Протонска пумпа ствара протонски градијент преко најнижег прстена, а електрохемијски градијент омогућава ротацију кроз покретачка сила протона.
Када се протони дифундирају преко најниже границе прстена услед покретачке силе протона, прстен се заврти и прикачена кука филамента се окреће. Ротација у једном правцу резултира контролисаним кретањем бактерије напред. Ротација у другом правцу тера бактерије да се крећу насумично.
Резултирајућа покретљивост бактерија у комбинацији са променом смера ротације производи неку врсту случајног хода који омогућава ћелији да покрива пуно земље у општем правцу.
Еукариотске бичеве Користите АТП за савијање
База флагелума еукариотских ћелија чврсто је усидрена на ћелијске мембране а бичеви се радије савијају него окрећу. Названи протеински ланци динеин су причвршћени за неке од двоструких микротубула распоређених око нити бичева у радијалним жбицама.
Молекули динеина користе енергију из аденозин трифосфат (АТП), молекул за складиштење енергије, који производи савијање у бичевима.
Молекули динеина чине да се бичеви савијају померајући микротубуле нагоре и надоле један против другог. Они одвајају једну од фосфатних група од молекула АТП и користе ослобођену хемијску енергију како би зграбили једну од микротубула и померили је према тубулу за који су везани.
Координирањем таквог савијања, резултујуће кретање нити може бити ротационо или напред-назад.
Прокариотске бичеви су важни за размножавање бактерија
Иако бактерије могу дуже време да преживе на отвореном и на чврстим површинама, оне расту и множе се у течностима. Типично течно окружење су решења богата храњивим састојцима и унутрашњост напредних организама.
Многе од ових бактерија, попут оних у црева животиња, су корисни, али морају да буду у стању да пронађу хранљиве састојке који су им потребни и да избегну опасне ситуације.
Бичеви им омогућавају да се крећу према храни, даље од опасних хемикалија и да се шире када се множе.
Нису све бактерије у цревима корисне. Х. пилори, на пример, је бичевита бактерија која узрокује чир на желуцу. Ослања се на бичеве да се крећу кроз слуз у пробавном систему и избегавају превише кисела подручја. Када нађе повољан простор, множи се и користи бичеве за ширење.
Студије су показале да Х. пилори бичеви су кључни фактор у заразности бактерија.
Повезани чланак: Трансдукција сигнала: дефиниција, функција, примери
Бактерије се могу класификовати према број и место њихових бичева. Монотихно бактерије имају један бичевић на једном крају ћелије. Лопхотрицхоус бактерије на једном крају имају гомилу неколико бичева.
Перитрицхоус бактерије имају и бочне бичеве и бичеве на крајевима ћелије док амфитрични бактерије могу имати један или неколико бичева на оба краја.
Распоред бичева утиче на то колико брзо и на који начин се бактерија може кретати.
Еукариотске ћелије користе бичеве за кретање унутар и изван организама
Еукариотске ћелије са језгром и органеле налазе се у вишим биљкама и животињама, али и као једноћелијски организми. Примарне ћелије користе еукариотске бичеве за кретање, али их могу наћи и код напредних животиња.
У случају једноћелијских организама, бичеви се користе за лоцирање хране, ширење и бекство од предатора или неповољних услова. У напредним животињама, специфичне ћелије користе еукариотски бич у посебне сврхе.
На пример, зелене алгеЦхламидомонас реинхардтии користи две бичеве алги за кретање кроз воду језера и река или тла. Ослања се на овај покрет за ширење након репродукције и широко је распрострањен широм света.
Код виших животиња, сперма ћелија је пример мобилне ћелије која користи еукариотски бич за кретање. Тако се сперматозоиди крећу кроз женски репродуктивни тракт да би оплодили јајну ћелију и започели полну репродукцију.