science >> Wetenschap >  >> Biologie

Flagella: soorten, functie en structuur

Celmobiliteit is een belangrijk onderdeel voor de overleving van veel eencellige organismen en kan ook bij geavanceerdere dieren belangrijk zijn. Cellen gebruiken flagella voor voortbeweging
om voedsel te zoeken en om aan gevaar te ontsnappen. De whiplike flagella kan worden gedraaid om beweging te bevorderen via een kurkentrekkereffect, of ze kunnen fungeren als roeiriemen om cellen door vloeistoffen te roeien.

Flagella worden gevonden in bacteriën en in sommige eukaryoten, maar die twee soorten flagella hebben een andere structuur.

Een bacterieel flagellum helpt nuttige bacteriën door het organisme te bewegen en helpt ziekteverwekkende bacteriën zich te verspreiden tijdens infecties. Ze kunnen zich verplaatsen naar waar ze zich kunnen vermenigvuldigen en ze kunnen sommige van de aanvallen van het immuunsysteem van het organisme vermijden. Voor gevorderde dieren bewegen cellen zoals sperma met behulp van een flagellum.

Door de beweging van de flagella kan de cel in elk geval in een algemene richting bewegen.
De structuur van prokaryotische cel Flagella Is Simple

Flagella voor prokaryoten zoals bacteriën bestaan uit drie delen:

  1. Het filament van de flagellum is een holle buis gemaakt van een flagellair eiwit genaamd flagellin
    .
  2. Aan de basis van de gloeidraad bevindt zich een flexibele haak die de gloeidraad aan de basis koppelt en als een universele verbinding fungeert.
  3. Het basale lichaam bestaat uit een staaf en een reeks ringen die het flagellum aan de celwand en het plasmamembraan verankeren.

    Het flagellaire filament wordt gemaakt door het eiwit flagelline te transporteren van celribosomen door de holle kern naar de punt waar de flagelline hecht en laat het filament groeien. Het basale lichaam vormt de motor
    van het flagellum en de haak geeft de rotatie een kurkentrekkereffect.
    Eukaryotische Flagella hebben een complexe structuur

    De beweging van eukaryotische flagella en die van prokaryotische cellen is vergelijkbaar, maar de structuur van de gloeidraad en het rotatiemechanisme zijn verschillend. Het basale lichaam van eukaryotische flagella is verankerd in het cellichaam, maar het flagellum mist een staaf en schijven. In plaats daarvan is de gloeidraad vast en bestaat deze uit paren microtubuli
    .

    De buisjes zijn gerangschikt als negen dubbele buizen rond een centraal paar buizen in een formatie van 9 + 2. De buisjes bestaan uit lineaire eiwitstrengen
    rond een hol centrum. De dubbele buizen delen een gemeenschappelijke wand terwijl de centrale buizen onafhankelijk zijn.

    Eiwitspaken, assen en schakels verbinden de microtubuli langs de lengte van het filament. In plaats van een beweging die aan de basis wordt gecreëerd door roterende ringen, komt de flagellumbeweging voort uit interactie van de microtubuli.
    Flagella Werk door rotatiebeweging van het filament

    Hoewel bacteriële flagella en die van eukaryotische cellen een andere hebben structuur, werken ze allebei door een rotatiebeweging van de gloeidraad om de cel voort te stuwen of vloeistoffen langs de cel te verplaatsen. Kortere filamenten zullen de neiging hebben om heen en weer te bewegen, terwijl langere filamenten een cirkelvormige spiraalvormige beweging hebben.

    In bacteriële flagella roteert de haak aan de onderkant van het filament waar het is verankerd aan de celwand en plasmamembraan. De rotatie van de haak resulteert in een schroefachtige beweging van de flagella. In eukaryotische flagella is de rotatiebeweging te wijten aan de opeenvolgende buiging van de gloeidraad.

    De resulterende beweging kan naast rotatie whiplike zijn.
    De Prokaryotische Flagella van Bacteriën worden aangedreven door een Flagellar Motor

    Onder de haak van bacteriële flagella is de basis van het flagellum bevestigd aan de celwand en het plasmamembraan van de cel door een reeks ringen omringd door eiwitketens. Een protonpomp creëert een protongradiënt over de laagste van de ringen, en de elektrochemische gradiënt zorgt voor rotatie door een proton-aandrijfkracht
    .

    Wanneer protonen diffunderen over de laagste ringgrens vanwege het proton drijfkracht, de ring draait en de bevestigde filamenthaak roteert. Rotatie in één richting resulteert in een gecontroleerde voorwaartse beweging van de bacterie. Rotatie in de andere richting zorgt ervoor dat de bacteriën op een willekeurige tuimelende manier bewegen.

    De resulterende bacteriële motiliteit gecombineerd met de verandering in rotatierichting produceert een soort willekeurige wandeling waarmee de cel veel grond in een algemene richting.
    Eukaryotische Flagella Gebruik ATP om te buigen

    De basis van het flagellum van eukaryotische cellen is stevig verankerd aan het celmembraan en de flagella buigen in plaats van roteren. Eiwitketens genaamd dyneïne zijn gehecht aan enkele van de dubbele microtubuli gerangschikt rond de flagella filamenten in radiale spaken.

    De dyneinemoleculen gebruiken energie van adenosine trifosfaat
    (ATP), een energieopslagmolecuul, om buigbewegingen in de flagella te produceren.

    De dyneinemoleculen laten de flagella buigen door de microtubuli op en neer tegen elkaar te bewegen. Ze maken een van de fosfaatgroepen los van de ATP-moleculen en gebruiken de vrijgekomen chemische energie om een van de microtubuli te pakken en te verplaatsen tegen de buis waaraan ze zijn bevestigd.

    Door een dergelijke buigwerking te coördineren, wordt de resulterende gloeidraad beweging kan roterend of heen en weer zijn.
    Prokaryotische Flagella zijn belangrijk voor de voortplanting van bacteriën

    Terwijl bacteriën langdurig in de open lucht en op vaste oppervlakken kunnen overleven, groeien en vermenigvuldigen ze zich in vloeistoffen. Typische vloeistofomgevingen zijn oplossingen die rijk zijn aan voedingsstoffen en de binnenkant van geavanceerde organismen.

    Veel van deze bacteriën, zoals die in de darm van dieren, zijn gunstig, maar ze moeten de voedingsstoffen kunnen vinden die ze nodig hebben en vermijd gevaarlijke situaties.

    Met Flagella kunnen ze zich verplaatsen naar voedsel, weg van gevaarlijke chemicaliën en zich verspreiden wanneer ze zich vermenigvuldigen.

    Niet alle bacteriën in de darm zijn gunstig. H. pylori
    is bijvoorbeeld een flagellated bacterie die maagzweren veroorzaakt. Het vertrouwt op flagella om door het spijsverteringsstelsel slijm te bewegen en te zure gebieden te vermijden. Wanneer het een gunstige ruimte vindt, vermenigvuldigt het zich en gebruikt het flagella om zich te verspreiden.

    Studies hebben aangetoond dat de H. pylori en flagella zijn een sleutelfactor in de besmettelijkheid van de bacteriën.

    Gerelateerd artikel
    : Signaaltransductie: definitie, functie, voorbeelden

    Bacteriën kunnen worden geclassificeerd volgens naar het nummer en de locatie van hun flagella. Monotrichous
    bacteriën hebben een enkel flagellum aan het ene uiteinde van de cel. Lophotrichous
    bacteriën hebben een bos van verschillende flagella aan één uiteinde.

    Peritrichous
    bacteriën hebben zowel laterale flagella als flagella aan de uiteinden van de cel terwijl amphitrichous
    bacteriën kunnen aan beide uiteinden één of meerdere flagella hebben.

    De rangschikking van de flagella beïnvloedt hoe snel en op welke manier de bacterie kan bewegen.
    Eukaryotische cellen Gebruik Flagella om zich binnen en buiten te verplaatsen Organismen

    Eukaryotische cellen met een kern en organellen worden aangetroffen in hogere planten en dieren, maar ook als eencellige organismen. Eukaryotische flagella worden gebruikt door primitieve cellen om te bewegen, maar ze kunnen ook worden gevonden in geavanceerde dieren.

    In het geval van eencellige organismen worden de flagella gebruikt om voedsel te lokaliseren, te verspreiden en te ontsnappen van roofdieren of ongunstige omstandigheden. Bij geavanceerde dieren gebruiken specifieke cellen een eukaryotisch flagellum voor speciale doeleinden.

    Bijvoorbeeld, de groene alg Chlamydomonas reinhardtii
    gebruikt twee algenflagella om door het water van meren en rivieren of de bodem te bewegen. Het is afhankelijk van deze beweging om zich te verspreiden na reproductie en wordt wereldwijd verspreid.

    Bij hogere dieren is de zaadcel een voorbeeld van een mobiele cel die eukaryotisch flagellum gebruikt voor beweging. Dit is hoe sperma door het vrouwelijke voortplantingskanaal beweegt om het ei te bevruchten en met seksuele reproductie te beginnen.