Inhoud
- De structuur van prokaryotische celflagella is eenvoudig
- Eukaryotische Flagella hebben een complexe structuur
- Flagella Work Through Rotational Motion of the Filament
- De Prokaryotische Flagella van bacteriën worden aangedreven door een Flagellar Motor
- Eukaryotische Flagella Gebruik ATP om te buigen
- Prokaryotische Flagella zijn belangrijk voor bacteriële voortplanting
- Eukaryotische cellen Gebruik Flagella om zich binnen en buiten organismen te verplaatsen
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 voedsel zoeken en aan gevaar ontsnappen. De whiplike flagella kan worden gedraaid om beweging te bevorderen via een kurkentrekkereffect, of ze kunnen werken als roeispanen 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.
In elk geval staat de beweging van de flagella toe dat de cel in een algemene richting beweegt.
De structuur van prokaryotische celflagella is eenvoudig
Flagella voor prokaryoten zoals bacteriën bestaan uit drie delen:
Het flagellaire filament wordt gemaakt door het eiwit flagelline te transporteren van celribosomen door de holle kern naar de punt waar het flagelline hecht en het filament laat 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 solide en bestaat deze uit paren van microtubuli.
De buisjes zijn gerangschikt als negen dubbele buizen rond een centraal paar buizen in een formatie van 9 + 2. De buisjes zijn opgebouwd uit lineaire eiwitstrings 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 de gloeidraad. In plaats van een beweging die aan de basis wordt gecreëerd door roterende ringen, komt de flagellumbeweging voort uit interactie van de microtubuli.
Flagella Work Through Rotational Motion of the Filament
Hoewel bacteriële flagella en die van eukaryotische cellen een andere structuur hebben, werken ze allebei door een rotatiebeweging van het filament om de cel voort te stuwen of vloeistoffen langs de cel te bewegen. Kortere filamenten zullen de neiging hebben om heen en weer te bewegen, terwijl langere filamenten een cirkelvormige spiraalvormige beweging zullen 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 cellen door een reeks ringen omringd door eiwitketens. Een protonpomp creëert een protongradiënt over de laagste van de ringen en de elektrochemische gradiënt stuurt rotatie door een Proton bewegende kracht.
Wanneer protonen diffunderen over de laagste ringgrens als gevolg van de proton-aandrijfkracht, draait de ring en roteert de bevestigde filamenthaak. Rotatie in één richting resulteert in een gecontroleerde voorwaartse beweging van de bacterie. Rotatie in de andere richting zorgt ervoor dat de bacteriën willekeurig tuimelen.
De resulterende bacteriële motiliteit gecombineerd met de verandering in rotatierichting produceert een soort willekeurige stap waardoor de cel veel grond in een algemene richting kan bedekken.
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 te roteren. Eiwitketens genoemd dynein zijn bevestigd aan enkele van de dubbele microtubuli gerangschikt rond de flagella filamenten in radiale spaken.
De dyneinemoleculen gebruiken energie van adenosine trifosfaat (ATP), een energieopslagmolecuul, voor het produceren van buigbewegingen in de flagella.
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 buigactie te coördineren, kan de resulterende filamentbeweging roterend of heen en weer zijn.
Prokaryotische Flagella zijn belangrijk voor bacteriële voortplanting
Hoewel 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 gevaarlijke situaties vermijden.
Met Flagella kunnen ze zich verplaatsen naar voedsel, weg van gevaarlijke chemicaliën en verspreiden als ze zich vermenigvuldigen.
Niet alle bacteriën in de darm zijn gunstig. H. pyloriis 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 flagella zijn een sleutelfactor in de besmettelijkheid van de bacteriën.
Gerelateerd artikel: Signaaltransductie: definitie, functie, voorbeelden
Bacteriën kunnen worden ingedeeld volgens de nummer en locatie van hun flagella. Monotrichous bacteriën hebben een enkel flagellum aan één uiteinde van de cel. Lophotrichous bacteriën hebben een hoop 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 een of meerdere flagella hebben.
De opstelling van de flagella beïnvloedt hoe snel en op welke manier de bacterie kan bewegen.
Eukaryotische cellen Gebruik Flagella om zich binnen en buiten organismen te verplaatsen
Eukaryotische cellen met een kern en organellen worden gevonden 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 aan roofdieren of ongunstige omstandigheden. Bij geavanceerde dieren gebruiken specifieke cellen een eukaryotisch flagellum voor speciale doeleinden.
Bijvoorbeeld de groene algen Chlamydomonas reinhardtii gebruikt twee algen flagella 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 wijd verspreid over de hele wereld.
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.