FLAGELLA: EUKARYOTISK, PROKARYOTISK (STRUKTUR OG FUNKSJONER) - BIOLOGI - 2025

Et flagellum er en piskeformet cellulær projeksjon som deltar i bevegelsen av encellede organismer og i bevegelsen av forskjellige stoffer i mer komplekse organismer.

Vi finner flagella i både den eukaryote og den prokaryotiske avstamningen. Prokaryotiske flagella er enkle elementer, dannet av en enkelt mikrotubule sammensatt av flagellin-underenheter konfigurert på en spiralformet måte, og danner en hul kjerne.

Kilde: LadyofHats. Spansk versjon av Alejandro Porto

I eukaryoter er konfigurasjonen ni par tubulinmikrotubuli og to par lokalisert i det sentrale området. Et av de typiske eksemplene på flagella er sædforlengelsene, som gir dem bevegelighet og lar egget befrukte.

Cilia, en annen type celleforlengelse, har en lignende struktur og funksjon som flagella, men bør ikke forveksles med flagella. De er mye kortere og beveger seg annerledes.

Flagella i prokaryoter

I bakterier er flagella spiralformede filamenter med dimensjoner i området 3 til 12 mikrometer i lengde og 12 til 30 nanometer i diameter. De er enklere enn de samme elementene i eukaryoter.

Struktur

Strukturelt sett består flagellene av bakterier av et proteinmolekyl som kalles flagellin. Flagelliner er immunogene og representerer en gruppe antigener kalt "H-antigener" som er spesifikke for hver art eller stamme. Dette er konfigurert på en sylindrisk måte, med et hulsenter.

I disse flagellene kan vi skille tre hoveddeler: en lang ytre glødetråd, en krok som er plassert på enden av glødetråden og et basallegeme som er forankret til kroken.

Basallegemet deler kjennetegn med sekretoriske apparater for virulensfaktorer. Denne likheten kan indikere at begge systemene er arvet fra en felles stamfar.

Klassifisering

Avhengig av plasseringen av flagellum, blir bakterier klassifisert i forskjellige kategorier. Hvis flagellumet er plassert ved polene i cellen som en enkelt polar struktur i den ene enden er det monoterisk, og hvis det gjør det i begge ender er det amfibie.

Flagellumet kan også finnes som en "plume" på en eller begge sider av cellen. I dette tilfellet er det tildelte uttrykket lophotrisk. Det siste tilfellet oppstår når cellen har flere flageller homogent fordelt over hele overflaten, og kalles peritrich.

Hver av disse typene flagellasjoner viser også variasjoner i typen bevegelser som flagellene gjør.

Bakterier viser også andre typer projeksjoner på celleoverflaten. En av dem er pili, disse er mer stive enn en flagellum, og det er av to typer: de korte og rikelig, og de lange som er involvert i seksuell omgang.

Bevegelse

Støt eller rotasjon av bakterieflagelen er produktet av energien som kommer fra proton-motor-kraften og ikke direkte fra ATP.

Bakterielle flagella kjennetegnes ved at de ikke roterer med konstant hastighet. Denne parameteren vil avhenge av mengden energi som cellen produserer til enhver tid. Bakterien er ikke bare i stand til å modulere hastighet, den kan også endre flagellær retning og bevegelse.

Når bakteriene ledes til et bestemt område, vil de sannsynligvis bli tiltrukket av en stimulans. Denne bevegelsen er kjent som drosjer og flagellum lar organismen bevege seg til ønsket sted.

Flagella i eukaryoter

I likhet med prokaryote organismer, viser eukaryoter en serie prosesser på overflaten av membranen. Eukaryote flagella består av mikrotubuli og er lange anslag involvert i bevegelse og bevegelse.

Videre i eukaryote celler kan det være en serie tilleggsprosesser som ikke bør forveksles med flagella. Microvilli er utvidelser av plasmamembranen som er involvert i absorpsjon, sekresjon og vedheft av stoffer. Det er også relatert til bevegelighet.

Struktur

Strukturen til eukaryote flagella kalles et aksoneme: en konfigurasjon som består av mikrotubuli og en annen klasse proteiner. Mikrotubulene er konfigurert i et mønster kalt "9 + 2", noe som indikerer at det er et sentralt mikrotubulepar omgitt av 9 ytre par.

Selv om denne definisjonen er veldig populær i litteraturen, kan den være misvisende, siden bare ett par ligger i sentrum - og ikke to.

Struktur av mikrotubuli

Mikrotubuli er proteinelementer som består av tubulin. Av dette molekylet er det to former: alpha og beta tubulin. Disse grupperer sammen en dimer, som vil danne enheten til mikrotubuli. Enhetene polymeriserer og aggregerer sideveis.

Det er forskjeller mellom antall protofilamenter som mikrotubuli har som er lokalisert rundt det sentrale paret. Den ene er kjent som tubule A eller komplett fordi den har 13 protofilamenter, i motsetning til tubule B, som bare har 10 til 11 filamenter.

Dynein og nexin

Hver av mikrotubulene er festet ved sin negative ende til en struktur kjent som basallegemet eller kinetosomet, som har en struktur som er lik sentriolen til sentrosomene med ni trillinger mikrotubuli.

Proteinet dynein, av stor betydning i eukaryotisk flagellær bevegelse (en ATPase), er assosiert med to armer til hver A-tubule.

Nexin er et annet viktig protein i sammensetningen av flagellum. Dette er ansvarlig for å gå sammen med de ni par ytre mikrotubuli.

Bevegelse

Bevegelsen av eukaryotisk flagella styres av aktiviteten til proteinet dynein. Dette proteinet er sammen med kinesin de viktigste motoriske elementene som følger med mikrotubuli. Disse "går" på mikrotubulen.

Bevegelse skjer når de ytre mikrotubulusparene skifter eller glir. Dynein er knyttet til både type A- og type B. Tubes er spesielt knyttet til A og hodet med B. Nexin spiller også en rolle i bevegelse.

Det er få studier som har hatt ansvaret for å belyse den spesifikke rollen til dynein i flagellær bevegelse.

Forskjeller mellom prokaryotisk og eukaryotisk flagella

dimensjoner

Flagellene i prokaryote linjer er mindre, når 12 um lang og den gjennomsnittlige diameteren er 20. Eukaryotiske flagella kan overstige 200 um i lengde og diameteren er nær 0,5 um.

Strukturell konfigurasjon

En av de mest fremragende egenskapene til eukaryotisk flagella er deres 9 + 0 mikrotubulære organisering og 9 + 2 fiberkonfigurasjon. Prokaryote organismer mangler denne organisasjonen.

Prokaryotiske flagella er ikke innhyllet i plasmamembranen, som tilfellet er med eukaryoter.

Sammensetningen av prokaryotisk flagella er enkel og inkluderer bare flagellinproteinmolekyler. Sammensetningen av eukaryotisk flagella er mer sammensatt og består av tubulin, dynein, nexin og et ekstra sett med proteiner - i tillegg til andre store biomolekyler som karbohydrater, lipider og nukleotider.

Energi

Prokaryotisk flagellas energikilde er ikke gitt av et ATPase-protein forankret i membranen, men av protonmotivkraften. Eukaryotisk flagellum har et ATPase-protein: dynein.

Likheter og forskjeller med cilia

likheter

Roll i bevegelse

Forvirring mellom cilia og flagella er vanlig. Begge er cytoplasmatiske prosesser som ligner hår og er lokalisert på overflaten av celler. Funksjonelt er både cilia og flagella anslag som letter cellulær bevegelse.

Struktur

Begge stammer fra basallegemene og har en ganske lik ultra-struktur. På samme måte er den kjemiske sammensetningen av begge fremspringene veldig lik.

forskjeller

Lengde

Den avgjørende forskjellen mellom de to strukturene er relatert til lengde: mens flimmerhårene er korte fremspring (mellom 5 og 20 um i lengde), er flagellene betydelig lengre og kan nå lengder større enn 200 um, nesten 10 ganger så lange. enn cilia.

Mengde

Når cellen har cilia, gjør den det vanligvis i betydelig antall. I motsetning til celler som har flagella, som vanligvis har en eller to.

Bevegelse

I tillegg har hver struktur en særegen bevegelse. Flimmerhårene beveger seg i kraftige slag og flagellene på en bølgende, piskliknende måte. Bevegelsen til hvert cilium i cellen er uavhengig, mens bevegelsen til flagellene er koordinert. Cilia er forankret i en bølgende membran, og flagella er det ikke.

kompleksitet

Det er en særegen forskjell mellom kompleksiteten av cilia og flagella gjennom hver struktur. Cilia er komplekse fremspring langs hele lengden, mens kompleksiteten i flagellum bare er begrenset til basen, der motoren som er ansvarlig for rotasjonen er lokalisert.

Funksjon

Når det gjelder deres funksjon, er cilia involvert i bevegelsen av stoffer i en bestemt retning, og flagella er bare relatert til bevegelse.

Hos dyr er hovedfunksjonen til cilia mobiliseringen av væsker, slim eller andre stoffer på overflaten.

referanser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Molekylærbiologi i cellen. Garland Science, Taylor og Francis Group.
2. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Cellen. Marban.
3. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrerte prinsipper for zoologi. New York: McGraw-Hill. 14. utgave.
4. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologi av mikroorganismer. Pearson Education.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2004). Mikrobiologi: en introduksjon (Vol. 9). San Francisco, CA: Benjamin Cummings.