Flagella: Typer, funktion og struktur

Cellemobilitet er en nøglekomponent for overlevelse for mange enkeltcelleorganismer, og det kan også være vigtigt inden for mere avancerede dyr. Celler bruger flagella til bevægelse for at se efter mad og for at undgå fare. Den piskelignende flagella kan drejes for at fremme bevægelse via en kurkscrew-virkning, eller de kan fungere som årer for at række celler gennem væsker.

Flagella findes i bakterier og i nogle eukaryoter, men disse to typer flagella har en forskellige strukturer.

En bakteriel flagellum hjælper gavnlige bakterier med at bevæge sig gennem organismen og hjælper sygdomsfremkaldende bakterier med at sprede sig under infektioner. De kan flytte til det sted, hvor de kan formere sig, og de kan undgå nogle af angrebene fra organismenes immunsystem. For avancerede dyr bevæger celler som sædceller sig ved hjælp af et flagellum.

I begge tilfælde tillader flagellens bevægelse, at cellen bevæger sig i en generel retning.
Strukturen af den prokaryote celleflagella Er enkel

Flagella til prokaryoter såsom bakterier består af tre dele:

1. Trådens filament er et hult rør lavet af et flagellært protein kaldet flagellin
   .
   
2. I bunden af glødetråden er en fleksibel krog, der parerer glødetråden til basen og fungerer som et universelt led.
   
3. Basallegemet består af en stang og en række ringe, der forankrer flagellumet til cellevæggen og plasmamembranen.
   
   

   Flagellærtråden oprettes ved at transportere protein-flagellinet fra celle ribosomer gennem den hule kerne til spidsen, hvor flagellinet fastgør og "makes the filament grow.", 3, [[Basallegemet danner motoren på flagellumet, og krogen giver rotationen en kurkscrew-virkning.
   Eukaryotisk flagella har en kompleks struktur |

   Bevægelsen af eukaryotisk flagella og de af prokaryotiske celler er ens, men filamentets struktur og rotationsmekanismen er forskellige. Basallegemet af eukaryotisk flagella er forankret til cellekroppen, men flagellum mangler en stang og skiver. I stedet er filamentet solidt og består af par mikrotubuli
   .
   

   Rørene er arrangeret som ni dobbeltrør omkring et centralt par rør i en 9 + 2-formation. Tubulerne er sammensat af lineære proteinstrenge og omkring et hult centrum. De dobbelte rør deler en fælles væg, mens de centrale rør er uafhængige.
   

   Protein eger, akser og led forbinder mikrotubulerne langs filamentens længde. I stedet for en bevægelse, der er skabt ved basen ved hjælp af roterende ringe, kommer flagellumbevægelsen fra interaktion mellem mikrotubulierne.
   Flagella arbejde gennem roterende bevægelse af filamentet.

   Selvom bakteriel flagella og eukaryote celler har en anden struktur, arbejder de begge gennem en roterende bevægelse af glødetråden for at drive cellen eller bevæge væsker forbi cellen. Kortere filamenter vil have en tendens til at bevæge sig frem og tilbage, mens længere filamenter vil have en cirkulær spiralbevægelse.
   

   I bakterieflagella roterer krogen i bunden af filamentet, hvor den er forankret til cellevæggen og plasmamembranen. Rotationen af krogen resulterer i en propell-lignende bevægelse af flagella. I eukaryotiske flagella skyldes rotationsbevægelsen den sekventielle bøjning af glødetråden.
   

   Den resulterende bevægelse kan være piskelignende ud over rotationen.
   De prokaryote flagella af bakterier drives af en Flagellar Motor
   

   Under krogen på bakteriel flagella er bunden af flagellum bundet til cellevæggen og cellens plasmamembran af en række ringe omgivet af proteinkæder. En protonpumpe opretter en protongradient over det laveste af ringerne, og den elektrokemiske gradient får kraft til at rotere gennem en protonmotivkraft
   
   

   Når protoner diffunderer over den laveste ringgrænse på grund af protonen bevægelseskraft, ringen roterer og den vedhæftede filamentkrog roterer. Rotation i en retning resulterer i en kontrolleret fremadgående bevægelse af bakterien. Rotation i den anden retning får bakterierne til at bevæge sig på en tilfældig tumbling måde.
   

   Den resulterende bakteriemotilitet kombineret med ændringen i rotationsretningen producerer en slags tilfældig gang, der giver cellen mulighed for at dække en masse jord i et generel retning.
   Eukaryotisk flagella Brug ATP til at bøje
   

   Basen på flagellumet i eukaryotiske celler er fast forankret til cellemembranen og flagellabøjningen snarere end roterer. Proteinkæder kaldet dynein er knyttet til nogle af de dobbeltmikrotubulier arrangeret omkring flagellafilamenterne i radielle eger.
   

   Dyneinmolekylerne bruger energi fra adenosintrifosfat
   (ATP), et energilagringsmolekyle, at fremstille bøjningsbevægelse i flagella.
   

   Dyneinmolekylerne får flagellerne til at bøje sig ved at bevæge mikrotubulerne op og ned mod hinanden. De løsner en af fosfatgrupperne fra ATP-molekylerne og bruger den frigjorte kemiske energi til at gribe en af mikrotubulerne og bevæge den mod tubulen, som de er bundet til.
   

   Ved at koordinere en sådan bøjningsvirkning, får den resulterende glødetråd bevægelse kan være roterende eller frem og tilbage.
   Prokaryotiske flagella er vigtige for bakterieforplantning.

   Mens bakterier kan overleve i længere perioder i det fri og på faste overflader, vokser de og formerer sig i væsker. Typiske væskemiljøer er næringsrige opløsninger og det indre af avancerede organismer.
   

   Mange af disse bakterier, såsom dem i tarmen hos dyr, er gavnlige, men de skal være i stand til at finde de næringsstoffer, de har brug for og undgå farlige situationer.
   

   Flagella tillader dem at bevæge sig hen mod mad, væk fra farlige kemikalier og sprede sig, når de formere sig.
   

   Ikke alle bakterier i tarmen er gavnlige. H. pylori
   er for eksempel en flagelleret bakterie, der forårsager mavesår. Det er afhængig af flagella for at bevæge sig gennem fordøjelsessystemets slim og undgå områder, der er for sure. Når den finder et gunstigt rum, ganges det og bruger flagella til at sprede sig.
   

   Undersøgelser har vist, at H. pylori
   flagella er en nøglefaktor i bakteriens infektiøsitet.
   

   Relateret artikel
   : Signaltransduktion: Definition, Funktion, eksempler
   

   Bakterier kan klassificeres i henhold til til antal og placering af deres flagella. Monotrichøse bakterier har et enkelt flagellum i den ene ende af cellen. Lophotrichous bakterier har en flok af flere flagella i den ene ende.
   

   Peritrichous og bakterier har både lateral flagella og flagella i enderne af cellen, mens amfitrich
   bakterier kan have en eller flere flageller i begge ender.
   

   Arrangementet af flagella påvirker hvor hurtigt og på hvilken måde bakterien kan bevæge sig.
   Eukaryote celler Brug Flagella til at bevæge organismer indeni og udefra
   

   Eukaryote celler med en kerne og organeller findes i højere planter og dyr, men også som encellede organismer. Eukaryote flagella bruges af primitive celler til at bevæge sig rundt, men de findes også hos avancerede dyr.
   

   I tilfælde af enkeltcelleorganismer bruges flagellaerne til at lokalisere mad, til at sprede og undslippe fra rovdyr eller ugunstige forhold. Hos avancerede dyr bruger specifikke celler et eukaryot flagellum til særlige formål.
   

   F.eks. Bruger grønalgerne Chlamydomonas reinhardtii
   to algeflagellaer til at bevæge sig gennem vandet i søer og floder eller jord. Den er afhængig af, at denne bevægelse spreder sig efter reproduktion og er bredt fordelt over hele verden.
   

   Hos højere dyr er sædcellen et eksempel på en mobil celle, der bruger eukaryotisk flagellum til bevægelse. Dette er, hvordan sædceller bevæger sig gennem den kvindelige reproduktive kanal for at befrugte ægget og begynde seksuel reproduktion.