แฟลกเจลลา: ประเภท ฟังก์ชัน และโครงสร้าง

การเคลื่อนที่ของเซลล์ เป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวจำนวนมาก และอาจมีความสำคัญในสัตว์ที่ก้าวหน้ามากขึ้นเช่นกัน เซลล์ใช้แฟลกเจลลาสำหรับ การเคลื่อนไหว เพื่อหาอาหารและหลีกหนีอันตราย แฟลกเจลลาที่มีลักษณะเหมือนแส้สามารถหมุนเพื่อส่งเสริมการเคลื่อนไหวผ่านเอฟเฟกต์เกลียวเหล็กไขจุก หรืออาจทำหน้าที่เหมือนพายเพื่อเรียงเซลล์ผ่านของเหลว

แฟลกเจลลาพบได้ในแบคทีเรียและในยูคาริโอตบางชนิด แต่แฟลเจลลาทั้งสองชนิดนี้มีโครงสร้างต่างกัน

แฟลเจลลัมแบคทีเรียช่วยให้แบคทีเรียที่เป็นประโยชน์เคลื่อนตัวผ่านร่างกายและช่วยให้แบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคแพร่กระจายในระหว่างการติดเชื้อ พวกเขาสามารถย้ายไปยังที่ที่พวกเขาสามารถทวีคูณและพวกเขาสามารถหลีกเลี่ยงการโจมตีบางอย่างจากระบบภูมิคุ้มกันของสิ่งมีชีวิต สำหรับสัตว์ขั้นสูง เซลล์เช่นสเปิร์มจะเคลื่อนที่โดยใช้แฟลเจลลัม

ในแต่ละกรณี การเคลื่อนที่ของแฟลกเจลลาทำให้เซลล์เคลื่อนที่ไปในทิศทางทั่วไปได้

แฟลกเจลลาสำหรับ โปรคาริโอต เช่น แบคทีเรียประกอบด้วยสามส่วน:

1. เส้นใย ของแฟลเจลลัมเป็นหลอดกลวงที่ทำจากแฟลเจลล่าโปรตีนที่เรียกว่า แฟลกเจลลิน.
2. ที่ฐานของไส้หลอดคือ a ตะขอยืดหยุ่น flexible ที่เชื่อมเส้นใยเข้ากับฐานและทำหน้าที่เป็นข้อต่อสากล
3.  ฐานร่างกาย ประกอบด้วยแท่งและชุดของวงแหวนที่ยึดแฟลเจลลัมกับผนังเซลล์และเยื่อหุ้มพลาสมา

เส้นใยแฟลเจลลาร์ถูกสร้างขึ้นโดยการขนส่งโปรตีนแฟลเจลลินจากเซลล์ไรโบโซมผ่านแกนกลวงไปยังส่วนปลายที่แฟลเจลลินเกาะติดและทำให้เส้นใยเติบโต ร่างกายฐานสร้าง เครื่องยนต์ ของแฟลเจลลัมและขอเกี่ยวให้การหมุนมีผลเกลียว

การเคลื่อนไหวของ ยูคาริโอต แฟลเจลลาและเซลล์โปรคาริโอตคล้ายคลึงกัน แต่โครงสร้างของไส้หลอดและกลไกการหมุนต่างกัน ฐานของแฟลเจลลายูคาริโอตถูกยึดไว้กับตัวเซลล์ แต่แฟลเจลลัมไม่มีก้านและดิสก์ ไส้หลอดจะแข็งและประกอบขึ้นจาก ไมโครทูบูลคู่หนึ่ง.

ท่อถูกจัดเรียงเป็นท่อคู่เก้าท่อรอบท่อคู่กลางในรูปแบบ 9 + 2 หลอดถูกสร้างขึ้นจาก สายโปรตีนเชิงเส้น รอบศูนย์กลวง ท่อคู่ใช้ผนังร่วมกันในขณะที่ท่อกลางเป็นอิสระ

ซี่โปรตีน แกน และลิงค์เข้าร่วม ไมโครทูบูล ตามความยาวของเส้นใย แทนที่จะเป็นการเคลื่อนไหวที่สร้างขึ้นที่ฐานโดยการหมุนวงแหวน การเคลื่อนที่ของแฟลเจลลัมมาจากการทำงานร่วมกันของไมโครทูบูล

แม้ว่าแฟลกเจลลาของแบคทีเรียและเซลล์ของยูคาริโอตจะมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน แต่พวกมันทำงานผ่านการเคลื่อนที่แบบหมุนของเส้นใยเพื่อขับเคลื่อนเซลล์หรือเคลื่อนย้ายของเหลวผ่านเซลล์ ฟิลาเมนต์ที่สั้นกว่ามักจะเคลื่อนที่ไปมาในขณะที่ฟิลาเมนต์ที่ยาวกว่าจะมีการเคลื่อนที่เป็นเกลียวเป็นวงกลม

ในแฟลกเจลลาแบคทีเรีย ขอเกี่ยวที่ด้านล่างของเส้นใยจะหมุนโดยยึดเข้ากับ to ผนังเซลล์ และ เมมเบรนพลาสม่า. การหมุนของขอเกี่ยวส่งผลให้แฟลเจลลาเคลื่อนไหวเหมือนใบพัด ในแฟลกเจลลายูคาริโอต การเคลื่อนที่แบบหมุนเกิดจากการดัดงอของเส้นใยตามลำดับ

การเคลื่อนไหวที่ได้นั้นสามารถเหมือนแส้นอกเหนือจากการหมุน

ภายใต้ตะขอของแฟลกเจลลาแบคทีเรีย ฐานของแฟลเจลลัมติดกับผนังเซลล์และเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ด้วยวงแหวนหลายชุดที่ล้อมรอบด้วยสายโซ่โปรตีน ปั๊มโปรตอนสร้างเกรเดียนต์โปรตอนผ่านวงแหวนต่ำสุด และพลังเกรเดียนต์ของไฟฟ้าเคมีจะหมุนผ่าน a แรงกระตุ้นโปรตอน.

เมื่อโปรตอนกระจายไปทั่วขอบวงแหวนต่ำสุดเนื่องจากแรงกระตุ้นของโปรตอน วงแหวนจะหมุนและขอเกี่ยวเส้นใยที่ติดอยู่จะหมุน การหมุนไปในทิศทางเดียวส่งผลให้มีการควบคุมการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของแบคทีเรีย การหมุนไปในทิศทางอื่นทำให้แบคทีเรียเคลื่อนที่ในลักษณะไม้ลอยแบบสุ่ม

การเคลื่อนไหวของแบคทีเรียที่เกิดขึ้นรวมกับการเปลี่ยนทิศทางของการหมุนทำให้เกิดการเดินแบบสุ่มที่ช่วยให้เซลล์สามารถปกคลุมพื้นดินได้มากในทิศทางทั่วไป

ฐานของแฟลเจลลัมของเซลล์ยูคาริโอตถูกยึดไว้อย่างแน่นหนากับ เยื่อหุ้มเซลล์ และแฟลกเจลลางอมากกว่าหมุน สายโปรตีนที่เรียกว่า ไดนีน ติดอยู่กับไมโครทูบูลคู่บางตัวที่จัดวางรอบเส้นใยแฟลเจลลาในซี่ล้อแบบเรเดียล

โมเลกุลไดนีนใช้พลังงานจาก อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (เอทีพี)ซึ่งเป็นโมเลกุลกักเก็บพลังงานเพื่อสร้างการเคลื่อนที่โค้งงอในแฟลกเจลลา

โมเลกุลไดนีนทำให้แฟลเจลลางอโดยการเคลื่อนไมโครทูบูลขึ้นและลงเข้าหากัน พวกมันแยกกลุ่มฟอสเฟตกลุ่มหนึ่งออกจากโมเลกุล ATP และใช้พลังงานเคมีที่ปลดปล่อยออกมาเพื่อจับไมโครทูบูลตัวใดตัวหนึ่งแล้วเคลื่อนไปชนกับท่อที่พวกมันติดอยู่

โดยการประสานการดัดงอดังกล่าว การเคลื่อนที่ของไส้หลอดที่เป็นผลลัพธ์สามารถหมุนหรือหมุนกลับไปกลับมาได้

ในขณะที่แบคทีเรียสามารถอยู่รอดได้เป็นเวลานานในที่โล่งและบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง พวกมันเติบโตและเพิ่มจำนวนในของเหลว สภาพแวดล้อมของของเหลวโดยทั่วไปคือสารละลายที่อุดมด้วยสารอาหารและภายในของสิ่งมีชีวิตขั้นสูง

แบคทีเรียเหล่านี้หลายชนิด เช่น แบคทีเรียใน ไส้ของสัตว์มีประโยชน์ แต่ต้องสามารถค้นหาสารอาหารที่ต้องการและหลีกเลี่ยงสถานการณ์อันตรายได้

แฟลกเจลลายอมให้พวกมันเคลื่อนเข้าหาอาหาร ห่างไกลจากสารเคมีอันตราย และแพร่กระจายเมื่อพวกมันขยายพันธุ์

แบคทีเรียบางชนิดในลำไส้ไม่มีประโยชน์ เอช ไพโลไรตัวอย่างเช่น เป็นแบคทีเรียที่ทำให้เกิดแผลในกระเพาะอาหาร มันอาศัยแฟลกเจลลาในการเคลื่อนที่ผ่านเมือกของระบบย่อยอาหารและหลีกเลี่ยงบริเวณที่เป็นกรดเกินไป เมื่อพบพื้นที่ที่เหมาะสม มันจะเพิ่มจำนวนและใช้แฟลกเจลลาเพื่อกระจายออก

จากการศึกษาพบว่า เอช ไพโลไร แฟลกเจลลาเป็นปัจจัยสำคัญในการแพร่เชื้อของแบคทีเรีย

บทความที่เกี่ยวข้อง: การส่งสัญญาณ: ความหมาย ฟังก์ชัน ตัวอย่าง

แบคทีเรียสามารถจำแนกได้ตาม จำนวนและที่ตั้ง ของแฟลกเจลลาของพวกเขา Monotrichous แบคทีเรียมีแฟลเจลลัมเดียวที่ปลายด้านหนึ่งของเซลล์ Lophotrichous แบคทีเรียมีแฟลกเจลลาหลายอันที่ปลายข้างหนึ่ง

Peritrichous แบคทีเรียมีทั้งแฟลเจลลาด้านข้างและแฟลกเจลลาที่ปลายเซลล์ในขณะที่ สะเทินน้ำสะเทินบก แบคทีเรียสามารถมีแฟลกเจลลาหนึ่งหรือหลายตัวที่ปลายทั้งสองข้าง

การจัดเรียงตัวของแฟลกเจลลามีอิทธิพลต่อความรวดเร็วและวิธีการที่แบคทีเรียสามารถเคลื่อนที่ได้

เซลล์ยูคาริโอตที่มีนิวเคลียสและ ออร์แกเนลล์ พบในพืชและสัตว์ชั้นสูง แต่ยังเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ยูคาริโอตแฟลกเจลลาถูกใช้โดยเซลล์ดึกดำบรรพ์เพื่อเคลื่อนที่ แต่สามารถพบได้ในสัตว์ขั้นสูงเช่นกัน

ในกรณีของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว แฟลกเจลลาถูกใช้เพื่อค้นหาอาหาร แพร่กระจาย และเพื่อหนีจากผู้ล่าหรือสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ในสัตว์ขั้นสูง เซลล์เฉพาะจะใช้แฟลเจลลัมยูคาริโอตเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ

ตัวอย่างเช่น สาหร่ายสีเขียวChlamydomonas reinhardtii ใช้แฟลเจลลาสาหร่ายสองตัวเพื่อเคลื่อนตัวผ่านน้ำในทะเลสาบและแม่น้ำหรือดิน มันอาศัยการเคลื่อนไหวนี้ในการแพร่กระจายหลังจากทำซ้ำและกระจายไปทั่วโลก

ในสัตว์ชั้นสูง เซลล์อสุจิ เป็นตัวอย่างของเซลล์เคลื่อนที่ที่ใช้ยูคาริโอตแฟลเจลลัมในการเคลื่อนไหว นี่คือวิธีที่สเปิร์มเคลื่อนผ่านระบบสืบพันธุ์เพศหญิงเพื่อให้ไข่ปฏิสนธิและเริ่มการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ