Содержание
- Структура жгутиков прокариотических клеток проста
- Эукариотические жгутики имеют сложную структуру
- Работа жгутика вращательным движением нити
- Прокариотические жгутики бактерий питаются от жгутикового мотора
- Эукариотические жгутики используют АТФ для изгиба
- Прокариотические жгутики важны для размножения бактерий
- Эукариотические клетки используют жгутики для перемещения внутри и снаружи организмов
Клеточная подвижность является ключевым компонентом выживания для многих одноклеточных организмов, и это может быть важно и для более продвинутых животных. Клетки используют жгутики для передвижение искать еду и избежать опасности. Кнутообразные жгутики можно вращать, чтобы стимулировать движение посредством эффекта штопора, или они могут действовать как весла, чтобы грести клетки через жидкости.
Жгутики обнаружены в бактериях и некоторых эукариотах, но эти два типа жгутиков имеют различную структуру.
Жгутик бактерий помогает полезным бактериям перемещаться по организму и помогает болезнетворным бактериям распространяться во время инфекций. Они могут двигаться туда, где они могут размножаться, и они могут избежать некоторых атак со стороны иммунной системы организма. Для продвинутых животных клетки, такие как сперма, перемещаются с помощью жгутика.
В каждом случае движение жгутиков позволяет клетке двигаться в общем направлении.
Структура жгутиков прокариотических клеток проста
Жгутики для прокариот, таких как бактерии, состоят из трех частей:
Жгутиковая нить создается путем транспортировки белка флагеллина из клеточных рибосом через полую сердцевину к кончику, где флагеллин прикрепляется и заставляет нить расти. Базальное тело формирует двигатель жгутика, и крюк дает вращение эффект штопора.
Эукариотические жгутики имеют сложную структуру
Движение жгутиковых и жгутиковых клеток аналогично, но структура филамента и механизм его вращения различны. Основное тело эукариотических жгутиков прикреплено к телу клетки, но жгутик лишен палочки и дисков. Вместо этого нить накала твердая и состоит из пары микротрубочек.
Трубочки расположены в виде девяти двойных трубок вокруг центральной пары трубок в формации 9 + 2. Трубочки состоят из линейные белковые строки вокруг полого центра. Двойные трубки имеют общую стенку, а центральные трубки независимы.
Белковые спицы, оси и звенья соединяются с микротрубочками по всей длине нити. Вместо движения, созданного в основании вращающимися кольцами, движение жгутика происходит от взаимодействия микротрубочек.
Работа жгутика вращательным движением нити
Хотя бактериальные жгутики и клетки эукариотических клеток имеют разную структуру, они оба работают посредством вращательного движения филамента, чтобы продвигать клетку или перемещать жидкости мимо клетки. Более короткие нити будут стремиться двигаться вперед и назад, в то время как более длинные нити будут иметь круглое спиральное движение.
У бактериальных жгутиков крючок в нижней части филамента вращается там, где он прикреплен к клеточной стенке и плазматической мембране. Вращение крючка приводит к движению жгутиков по типу пропеллера. У эукариотических жгутиков вращательное движение обусловлено последовательным изгибом нити.
Результирующее движение может быть кнутообразным в дополнение к вращательному.
Прокариотические жгутики бактерий питаются от жгутикового мотора
Под крючком бактериальных жгутиков основание жгутика прикреплено к клеточной стенке и клеточной плазматической мембране с помощью ряда колец, окруженных белковыми цепями. Протонный насос создает градиент протонов через самое нижнее из колец, а электрохимический градиент приводит в движение вращение через движущая сила протона.
Когда протоны диффундируют через нижнюю границу кольца из-за движущей силы протона, кольцо вращается, и прикрепленный крючок нити вращается. Вращение в одном направлении приводит к контролируемому поступательному движению бактерии. Вращение в другом направлении заставляет бактерии двигаться случайным образом.
Результирующая подвижность бактерий в сочетании с изменением направления вращения производит своего рода случайное блуждание, которое позволяет клетке покрывать большую часть земли в общем направлении.
Эукариотические жгутики используют АТФ для изгиба
Основание жгутика эукариотических клеток прочно прикреплено к клеточной мембране, и жгутики изгибаются, а не вращаются. Белковые цепи называются динеин прикрепляются к некоторым из двойных микротрубочек, расположенных вокруг нитей жгутика в радиальных спицах.
Молекулы динеина используют энергию от аденозинтрифосфат (АТФ), молекула накопления энергии, чтобы производить изгибающее движение в жгутиках.
Молекулы динеина заставляют жгутики сгибаться, перемещая микротрубочки вверх и вниз друг против друга. Они отделяют одну из фосфатных групп от молекул АТФ и используют выделенную химическую энергию, чтобы захватить одну из микротрубочек и переместить ее к трубочке, к которой они присоединены.
Координируя такое изгибающее действие, результирующее движение нити может быть вращательным или вперед-назад.
Прокариотические жгутики важны для размножения бактерий
Хотя бактерии могут выживать в течение длительных периодов на открытом воздухе и на твердых поверхностях, они растут и размножаются в жидкостях. Типичные жидкие среды - это богатые питательными веществами растворы и внутренности современных организмов.
Многие из этих бактерий, такие как те, что в кишка животныхполезны, но они должны быть в состоянии найти необходимые им питательные вещества и избежать опасных ситуаций.
Жгутики позволяют им двигаться в сторону пищи, избегать опасных химических веществ и распространяться, когда они размножаются.
Не все бактерии в кишечнике полезны. H. пилориНапример, это жгутиковая бактерия, которая вызывает язву желудка. Он полагается на жгутики, чтобы перемещаться через слизь пищеварительной системы и избегать областей, которые являются слишком кислотными. Когда он находит благоприятное пространство, он размножается и использует жгутики для распространения.
Исследования показали, что H. пилори жгутики являются ключевым фактором в заразности бактерий.
Связанная статья: Передача сигнала: определение, функция, примеры
Бактерии могут быть классифицированы в соответствии с номер и местоположение их жгутиков. Monotrichous бактерии имеют один жгутик на одном конце клетки. Lophotrichous бактерии имеют пучок из нескольких жгутиков на одном конце.
кругоресничные бактерии имеют как боковые жгутики, так и жгутики на концах клетки, а amphitrichous бактерии могут иметь один или несколько жгутиков на обоих концах.
Расположение жгутиков влияет на то, как быстро и каким образом бактерия может двигаться.
Эукариотические клетки используют жгутики для перемещения внутри и снаружи организмов
Эукариотические клетки с ядром и органеллами встречаются у высших растений и животных, но также в виде одноклеточных организмов. Эукариотические жгутики используются примитивными клетками для перемещения, но их можно найти и у продвинутых животных.
В случае одноклеточных организмов жгутики используются для определения местоположения пищи, распространения и спасения от хищников или неблагоприятных условий. У продвинутых животных специфические клетки используют эукариотический жгутик для специальных целей.
Например, зеленые водоросли Chlamydomonas reinhardtii использует две жгутиковые водоросли, чтобы перемещаться по воде озер, рек или почвы. Он опирается на это движение, чтобы распространяться после размножения и широко распространен по всему миру.
У высших животных сперматозоид является примером мобильной клетки, использующей для движения эукариотический жгутик. Именно так сперма проходит по женскому репродуктивному тракту, чтобы оплодотворить яйцеклетку и начать половое размножение.