Sadržaj
- Struktura ćelija prokariotskih ćelija je jednostavna
- Eukariotske flagele imaju složenu strukturu
- Flagela djeluju rotacijskim gibanjem filca
- Prokariotske bakterije bakterija pokreću flagelarnim motorom
- Eukariotske flagele koriste ATP za savijanje
- Prokariotske flagele važne su za širenje bakterija
- Eukariotske ćelije koriste flagele za kretanje unutar i izvan organizama
Mobilnost stanica je ključna komponenta za opstanak mnogih jednoćelijskih organizama, a može biti važna i kod naprednijih životinja. Stanice koriste flagele za kretanje tražiti hranu i pobjeći od opasnosti. Vratne bičeve mogu se zakretati kako bi se potaknulo kretanje pomoću čepova, ili mogu djelovati poput vesla da bi razmnozale stanice kroz tekućinu.
Flagele se nalaze u bakterijama i nekim eukariotama, ali te dvije vrste flagela imaju različitu strukturu.
Bakterijski flagellum pomaže korisnim bakterijama da se kreću kroz organizam i pomaže bakterijama koje uzrokuju bolest da se šire tijekom infekcija. Mogu se preseliti tamo gdje se mogu razmnožavati, a mogu izbjeći neke napade imunološkog sustava organizma. Kod naprednih životinja stanice poput sperme pomiču se uz pomoć flagelluma.
U svakom slučaju, gibanje flagela omogućuje stanici da se kreće u općem smjeru.
Struktura ćelija prokariotskih ćelija je jednostavna
Flagele za prokariote poput bakterija sastoje se od tri dijela:
Flagelarna nit nastaje prenošenjem proteina flagellin iz staničnih ribosoma kroz šuplju jezgru do vrha na kojem se flagellin pričvršćuje i čini da filament raste. Bazalno tijelo tvori motor flagelluma, a kuka daje rotaciji efekt čepa.
Eukariotske flagele imaju složenu strukturu
Kretanje eukariotskih flagela i onih prokariotskih stanica je slično, ali struktura niti i mehanizam rotacije su različiti. Bazalno tijelo eukariotskih flagela usidreno je u stanično tijelo, ali flagellum nema štap i diskove. Umjesto toga, nit je čvrsta i sastavljena je parovi mikrotubula.
Cjevčice su raspoređene kao devet dvostrukih cijevi oko središnjeg para cijevi u formaciji 9 + 2. Cjevčice su sastavljene od linearne proteinske žice oko šupljeg središta. Dvostruke cijevi dijele zajednički zid dok su središnje cijevi neovisne.
Proteinski žbice, sjekire i veze pridružuju se mikrotubulima duž duljine niti. Umjesto pokreta koji se stvara u bazi rotirajućim prstenovima, gibanje flagelluma dolazi iz interakcije mikrotubula.
Flagela djeluju rotacijskim gibanjem filca
Iako bakterijske flagele i stanice eukariota imaju različitu strukturu, obje rade rotacijskim pokretima niti kako bi pokrenule stanicu ili premjestile tekućinu pored stanice. Kraći niti će se kretati naprijed-natrag, dok će duži filamenti imati kružnu spiralnu kretnju.
Kod bakterijskih flagela kuka na dnu niti se okreće tamo gdje je usidrena na staničnoj stijenci i plazma membrani. Rotacija kuke rezultira gibanjem flagela u propeleru. Kod eukariotskih flagela rotacijsko gibanje je posljedica sekvencijalnog savijanja niti.
Rezultirajuće gibanje može biti rolanje, osim rotacionog.
Prokariotske bakterije bakterija pokreću flagelarnim motorom
Pod kukom bakterijskih flagela, baza flagela pričvršćena je na staničnu stijenku i staničnu plazma membranu nizom prstenova okruženima lancima proteina. Protonska pumpa stvara protonski gradijent preko donjeg dijela prstenova, a elektrokemijski gradijent vrši rotaciju kroz sila protona.
Kada protoni difundiraju preko najniže granice prstena zbog sile protona, prsten se okreće i vezana kuka za filament rotira. Rotacija u jednom smjeru rezultira kontroliranim kretanjem bakterije prema naprijed. Rotacija u drugom smjeru tjera bakterije da se kreću nasumičnim prevrtanjem.
Rezultirajuća bakterijska pokretljivost u kombinaciji s promjenom smjera vrtnje stvara svojevrsnu slučajnu šetnju koja omogućuje stanici da općenito prekriva puno tla.
Eukariotske flagele koriste ATP za savijanje
Baza flagela eukariotskih stanica čvrsto je usidrena na staničnu membranu i flagela se savija umjesto da se okreće. Proteinski lanci zvani dynein pričvršćeni su za neke od dvostrukih mikrotubula raspoređenih oko figela flagela u radijalnim žbicama.
Dineinske molekule koriste energiju iz adenozin trifosfat (ATP), molekula za skladištenje energije, koja stvara gibanje savijanja u bičevima.
Dinineinske molekule čine da se bičevi savijaju pomicanjem mikrotubula gore i dolje jedna prema drugoj. Oni odvajaju jednu od fosfatnih skupina od molekula ATP-a i oslobođenom kemijskom energijom hvataju jednu od mikrotubula i kreću je prema tubulu na koji su vezani.
Koordiniranjem takvog savijanja, rezultirajući pokret filamenta može biti rotacijski ili naprijed-natrag.
Prokariotske flagele važne su za širenje bakterija
Dok bakterije mogu preživjeti dulje vrijeme na otvorenom i na čvrstim površinama, u tekućini rastu i množe se. Tipična tekuća okolina su otopine bogate hranjivim tvarima i unutrašnjost naprednih organizama.
Mnoge od tih bakterija, kao što su one u crijeva životinja, blagotvorno djeluju, ali moraju biti u stanju pronaći potrebne hranjive tvari i izbjeći opasne situacije.
Flagele omogućuju im da se kreću prema hrani, dalje od opasnih kemikalija i da se šire kad se množe.
Nisu sve bakterije u crijevima korisne. H. pylorina primjer je flagelirana bakterija koja uzrokuje čireve na želucu. Ona se oslanja na flagele da bi se kretale kroz sluz probavnog sustava i izbjegavale područja koja su previše kisela. Kad nađe povoljan prostor, umnožava se i koristi flagele za širenje.
Studije su pokazale da su H. pylori flagele su ključni faktor infektivnosti bakterija.
Srodni članak: Prijenos signala: definicija, funkcija, primjeri
Bakterije se mogu klasificirati prema broj i mjesto njihovih flagela. Monotrichous bakterije imaju jedan flagellum na jednom kraju stanice. Lophotrichous bakterije imaju gomilu nekoliko flagela na jednom kraju.
Peritrichous bakterije imaju i bočne flagele i flagele na krajevima ćelije amphitrichous bakterije mogu imati jedan ili više flagela na oba kraja.
Raspored flagela utječe na to koliko se brzo i na koji način bakterija može kretati.
Eukariotske ćelije koriste flagele za kretanje unutar i izvan organizama
Eukariotske stanice s jezgrom i organelama nalaze se u višim biljkama i životinjama, ali i kao jednoćelijski organizmi. Primitivne stanice koriste se eukariotske flagele za kretanje, ali ih se može naći i u naprednim životinjama.
U slučaju jednoćelijskih organizama, flagele se koriste za lociranje hrane, širenje i bijeg od grabežljivaca ili nepovoljnih uvjeta. U naprednih životinja, specifične stanice koriste eukariotske flagellum za posebne svrhe.
Na primjer, zelene alge Chlamydomonas reinhardtii koristi dva algela alge za kretanje kroz vodu jezera i rijeka ili tla. Ona se oslanja na to kretanje nakon reprodukcije i široko je rasprostranjeno u cijelom svijetu.
Kod viših životinja spermatozoida je primjer mobilne stanice koja koristi eukariotski flagellum za kretanje. Tako se spermatozoidi kreću ženskim reproduktivnim traktom kako bi oplodili jaje i započeli spolnu reprodukciju.