Sisältö
- Prokaryoottisten solujen flagellan rakenne on yksinkertainen
- Eukaryoottisilla flagelloilla on monimutkainen rakenne
- Flagella työskentelee filamentin kiertoliikkeen kautta
- Bakteerien prokaryoottinen flagella toimii flagellar-moottorin avulla
- Eukaryoottinen flagella Käytä ATP: tä taivutukseen
- Prokaryoottiset flagellat ovat tärkeitä bakteerien lisääntymiselle
- Eukaryoottisolut käyttävät flagellaa organismien sisä- ja ulkopuolella liikkumiseen
Solujen liikkuvuus on avaintekijä monien yksisoluisten organismien selviytymiselle, ja se voi olla tärkeä myös edistyneemmissä eläimissä. Solut käyttävät flagellaa liikkumiskyky etsiä ruokaa ja paeta vaaraa. Piiskamaista siipiä voidaan pyörittää liikkeen edistämiseksi korkkiruuvivaikutuksen kautta, tai ne voivat toimia kuin airot solata soluja nesteiden kautta.
Flagellaa löytyy bakteereista ja joistakin eukaryooteista, mutta näillä kahdella tyypillä flagella on erilainen rakenne.
Bakteerikärpäsen auttaa hyödyllisiä bakteereja liikkumaan organismin läpi ja auttaa sairauksia aiheuttavia bakteereja leviämään infektioiden aikana. Ne voivat siirtyä sinne, missä ne voivat moninkertaistua, ja voivat välttää joitain hyökkäyksiä organismin immuunijärjestelmästä. Edistyneille eläimille solut, kuten siittiöt, liikkuvat flagellumin avulla.
Kummassakin tapauksessa siipien liike antaa solun liikkua yleiseen suuntaan.
Prokaryoottisten solujen flagellan rakenne on yksinkertainen
Prokaryoottien, kuten bakteerien, flagella koostuu kolmesta osasta:
Flagellar-filamentti luodaan kuljettamalla flagelliiniproteiinia solujen ribosomeista onton ytimen läpi kärkeen, johon flagelliini kiinnittyy ja saa filamentin kasvaa. Perusrunko muodostaa moottori flagellumista, ja koukku antaa kiertoon korkkiruuvivaikutuksen.
Eukaryoottisilla flagelloilla on monimutkainen rakenne
Eukaryoottisten ja prokaryoottisten solujen liikkeet ovat samanlaisia, mutta filamentin rakenne ja pyörimismekanismi ovat erilaiset. Eukaryoottisen kärjen perusrunko on kiinnitetty solurunkoon, mutta flagellumista puuttuu sauva ja levyt. Sen sijaan filamentti on kiinteä ja koostuu paria mikrotubuluksia.
Putket on järjestetty yhdeksäksi kaksoisputkeksi keskiputkiparin ympärille 9 + 2-muodostelmassa. Putkijohdot koostuvat lineaariset proteiinijonot onton keskellä. Kaksoisputkilla on yhteinen seinä, kun taas keskiputket ovat itsenäisiä.
Proteiinin pinnat, akselit ja linkit liittyvät mikroputkiin hehkulangan koko pituudelta. Kääntörenkaalla juureen luodun liikkeen sijaan flagellumin liike tulee mikrotubulusten vuorovaikutuksesta.
Flagella työskentelee filamentin kiertoliikkeen kautta
Vaikka bakteerihelmillä ja eukaryoottisoluilla on erilainen rakenne, ne molemmat toimivat filamentin kiertoliikkeen avulla kuljettamaan solua tai siirtämään nesteitä solun ohi. Lyhyemmillä filamenteilla on taipumus liikkua edestakaisin, kun taas pidemmillä filamenteilla on pyöreä spiraaliliike.
Bakteerifleegellassa filamentin pohjassa oleva koukku pyörii missä se on kiinnitetty soluseinämään ja plasmamembraaniin. Koukun pyöriminen johtaa potkurin kaltaiseen liikkeeseen. Eukaryoottisessa kotelossa pyörimisliike johtuu hehkulangan peräkkäisestä taivutuksesta.
Tuloksena oleva liike voi olla kiertymisen lisäksi piiskamainen.
Bakteerien prokaryoottinen flagella toimii flagellar-moottorin avulla
Bakteerihelven koukun alla flagellumin pohja on kiinnitetty soluseinämään ja solujen plasmamembraaniin proteiiniketjujen ympäröimillä rengassarjoilla. Protonipumppu luo protonigradientin renkaiden alimman puolella, ja sähkökemiallisen gradientin voimat pyörivät protonin käyttövoima.
Kun protonit diffundoituvat alimman rengasrajan yli protonin liikevoiman takia, rengas pyörii ja kiinnitetty hehkulangan koukku pyörii. Pyöriminen yhteen suuntaan johtaa bakteerin hallittuun liikkeeseen eteenpäin. Kierto toiseen suuntaan saa bakteerit liikkumaan satunnaisesti romahtamalla.
Tuloksena oleva bakteerien liikkuvuus yhdistettynä pyörimissuunnan muutokseen tuottaa eräänlaisen satunnaisen kävelyn, jonka avulla solu voi peittää paljon maata yleisessä suunnassa.
Eukaryoottinen flagella Käytä ATP: tä taivutukseen
Eukaryoottisolujen flagellumin pohja on kiinnitetty tiukasti solukalvoon ja flagella taipuu eikä pyöri. Proteiiniketjut nimeltään dynein kiinnittyvät joihinkin kaksinkertaisiin mikrotubuluksiin, jotka on järjestetty radiaalipinnoissa flagella-filamenttien ympärille.
Dyneiinimolekyylit käyttävät energiaa adenosiinitrifosfaatti (ATP), energian varastointimolekyyli, taivutusliikkeen aikaansaamiseksi kotelossa.
Dyneiinimolekyylit saavat flagellan taipumaan liikuttamalla mikrotubuluksia ylös ja alas toisiaan vasten. Ne irrottavat yhden fosfaattiryhmistä ATP-molekyyleistä ja käyttävät vapautunutta kemiallista energiaa tarttuakseen yhden mikroputkista ja siirtämällä sitä putkea kohti, johon ne ovat kiinnittyneet.
Koordinoimalla tällaista taivutustoimintaa tuloksena oleva filamentin liike voi olla pyörivä tai edestakaisin.
Prokaryoottiset flagellat ovat tärkeitä bakteerien lisääntymiselle
Vaikka bakteerit voivat selviytyä pitkään ulkona ja kiinteillä pinnoilla, ne kasvavat ja lisääntyvät nesteinä. Tyypillisiä nesteympäristöjä ovat ravinnepitoiset ratkaisut ja edistyneiden organismien sisätilat.
Monet näistä bakteereista, kuten eläinten suolisto, ovat hyödyllisiä, mutta heidän on kyettävä löytämään tarvitsemansa ravintoaineet ja välttämään vaaratilanteita.
Flagellan avulla ne voivat siirtyä kohti ruokaa, pois vaarallisista kemikaaleista ja levitä lisääntyessään.
Kaikki suolen bakteerit eivät ole hyödyllisiä. H. pyloriesimerkiksi on flagelloitunut bakteeri, joka aiheuttaa mahahaavoja. Se luottaa flagellaan liikkumiseen ruuansulatuskanavan liman läpi ja välttää liian hapanta alueita. Kun se löytää suotuisan tilan, se moninkertaistuu ja käyttää flagellaa levittämään.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että H. pylori flagellat ovat avaintekijä bakteerien tarttuvuudessa.
Aiheeseen liittyvä artikkeli: Signaalinsiirto: määritelmä, toiminto, esimerkit
Bakteerit voidaan luokitella numero ja sijainti heidän flagellasta. Monotrichous bakteereilla on yksi flagellum solun toisessa päässä. Lophotrichous bakteereilla on joukko useita flagella toisessa päässä.
peritrikkisiä bakteereilla on sekä sivuttainen flagella että flagella solun päissä samalla amphitrichous bakteereilla voi olla yksi tai useampia läpän molemmissa päissä.
Kierteen sijoittelu vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti ja millä tavalla bakteeri voi liikkua.
Eukaryoottisolut käyttävät flagellaa organismien sisä- ja ulkopuolella liikkumiseen
Eukaryoottisoluja, joissa on ydin ja organelit, löytyy korkeammista kasveista ja eläimistä, mutta myös yksisoluisina organismeina. Primitiiviset solut käyttävät eukaryoottisia flagelloja liikkumiseen, mutta niitä voidaan löytää myös edistyneissä eläimissä.
Yksisoluisissa organismeissa rypsiä käytetään ruoan paikantamiseen, leviämiseen ja pelastamiseen petoeläimiltä tai epäsuotuisissa olosuhteissa. Edistyneissä eläimissä tietyt solut käyttävät eukaryoottista flagellumia erityistarkoituksiin.
Esimerkiksi vihreät levät Chlamydomonas reinhardtii käyttää kahta leväkärpästä liikkua järvien ja jokien tai maaperän veden läpi. Se luottaa tähän liikkeeseen leviämiseen jäljennöksen jälkeen ja on laajalti levinnyt ympäri maailmaa.
Korkeammissa eläimissä spermasolu on esimerkki liikkuvasta solusta, joka käyttää eukaryoottista flagellumia liikkeeseen. Näin sperma liikkuu naisen lisääntymiskanavan kautta munan hedelmöittämiseksi ja seksuaalisen lisääntymisen aloittamiseksi.