Sisu
- Prokarüootse raku flagella struktuur on lihtne
- Eukarüootilistel flagelladel on keeruline struktuur
- Flagella töötab hõõgniidi pöörleva liikumise kaudu
- Bakterite prokarüootilisi flagellasid toidab Flagellar mootor
- Eukarüootiline flagella Kasutage painutamiseks ATP-d
- Prokarüootilised flagellad on olulised bakterite paljunemisel
- Eukarüootsed rakud kasutavad Flagellat organismisisese ja -välise liikumise jaoks
Rakkude liikuvus on paljude üherakuliste organismide ellujäämise põhikomponent ja see võib olla oluline ka arenenumate loomade puhul. Rakud kasutavad flagellat liikumine toitu otsima ja ohu eest põgenema. Piitspeenraid võib keerata korgitseriefekti kaudu liikumise soodustamiseks või need võivad käituda nagu aerud, et rakke vedelike kaudu reastada.
Flagellat leidub bakterites ja mõnedes eukarüootides, kuid neil kahel flagella tüübil on erinev struktuur.
Bakteriaalne flagellum aitab kasulikel bakteritel organismist läbi liikuda ja aitab haigusi põhjustavatel bakteritel infektsioonide ajal levida. Nad võivad liikuda kohtadesse, kus nad saavad paljuneda, ja nad saavad vältida mõnda organismi immuunsussüsteemi rünnakut. Kaugelearenenud loomade puhul liiguvad sellised rakud nagu sperma flagellumi abil.
Mõlemal juhul võimaldab flagella liikumine rakul liikuda üldises suunas.
Prokarüootse raku flagella struktuur on lihtne
Prokarüootide, näiteks bakterite flagella koosneb kolmest osast:
Flagellar-hõõgniit luuakse valgu flagelliini transportimisel raku ribosoomidest läbi õõnestuuma tipuni, kuhu flagelliin kinnitub ja paneb hõõgniidi kasvama. Baaskeha moodustab mootor flagellumi küljest ja konks annab pöörlemisele korgitseri efekti.
Eukarüootilistel flagelladel on keeruline struktuur
Eukarüootsete ja prokarüootsete rakkude liikumine on sarnane, kuid hõõgniidi struktuur ja pöörlemismehhanism on erinevad. Eukarüootsete flagellade põhiosa on rakukeha külge ankurdatud, kuid flagellumil puudub varras ja kettad. Selle asemel on hõõgniit kindel ja koosneb paar mikrotuubulit.
Tuubulid on paigutatud üheksa topelttoruna 9 + 2 moodustunud tsentraalse tuubi ümber. Tuubulid koosnevad lineaarsed valgu stringid ümber õõneskeskuse. Topelttorud jagavad ühist seina, samal ajal kui kesktorud on sõltumatud.
Valgu kodarad, teljed ja lingid ühinevad mikrotuubulitega kogu hõõgniidi pikkuses. Pöörlevate rõngastega aluses loodud liikumise asemel tuleneb flagellumi liikumine mikrotuubulite interaktsioonist.
Flagella töötab hõõgniidi pöörleva liikumise kaudu
Ehkki bakteriaalsetel ja eukarüootsetel rakkudel on erinev struktuur, töötavad nad mõlemad hõõgniidi pöörleva liikumise kaudu, et rakku edasi lükata või vedelikke rakust kaugemale viia. Lühemad hõõgniidid kipuvad liikuma edasi-tagasi, pikematel hõõgniitidel aga ringikujuline spiraalliikumine.
Bakteriaalsetes flagellades pöörleb hõõgniidi põhjas olev konks, kus see on kinnitatud rakuseina ja plasmamembraaniga. Konksu pöörlemine põhjustab flagella propellerilaadset liikumist. Eukarüootilistes helgetes on pöörlemisliikumine hõõgniidi järjestikuse painutamise tõttu.
Saadud liikumine võib lisaks pöörlemisele olla ka piitsakujuline.
Bakterite prokarüootilisi flagellasid toidab Flagellar mootor
Bakteriaalse flagella konksu all kinnitatakse flagellumi alus rakuseina ja rakkude plasmamembraani külge proteiiniahelatega ümbritsetud rõngaste seeria abil. Prootonpump loob prootonigradiendi üle rõngaste madalaima ja elektrokeemilise gradiendi võimsus pöörleb läbi prootoni liikumapanev jõud.
Kui prootonid hajuvad prootoni liikumisjõu tõttu üle madalaima rõngapiiri, siis ring pöördub ja kinnitatud hõõgniidi konks pöörleb. Ühes suunas pöörlemine annab bakteri kontrollitud liikumise edasi. Pööramine teises suunas paneb bakterid liikuma juhuslikult.
Sellest tulenev bakterite liikuvus koos pöörlemissuuna muutumisega tekitab omamoodi juhusliku käigu, mis võimaldab rakul katta üldises suunas palju maad.
Eukarüootiline flagella Kasutage painutamiseks ATP-d
Eukarüootsete rakkude flagellumi alus on kindlalt rakumembraaniga kinnitatud ja flagella paindub, mitte ei pöörle. Valguahelaid kutsuti düneiin on kinnitatud mõne topelt mikrotuubuli külge, mis on radiaalsete kodaratena kinnitatud flagella filamentide ümber.
Düneiini molekulid kasutavad energiat adenosiintrifosfaat (ATP), energia salvestamise molekul, et tekitada flagellas paindelisust.
Düneiinimolekulid muudavad flagella painduvaks, liigutades mikrotuubusid üksteise suhtes üles ja alla. Nad eraldavad ühe fosfaatrühma ATP molekulidest ja kasutavad vabastatud keemilist energiat ühe mikrotuubuli haaramiseks ja selle liigutamiseks tuubulisse, mille külge nad on kinnitatud.
Sellist paindetoimingut koordineerides võib hõõgniidi liikumine olla pöörlev või edasi-tagasi.
Prokarüootilised flagellad on olulised bakterite paljunemisel
Ehkki bakterid suudavad kaugel õues ja tahketel pindadel ellu jääda, kasvavad ja paljunevad nad vedelikes. Tüüpilised vedelad keskkonnad on toitainerikkad lahendused ja arenenud organismide sisemus.
Paljud neist bakteritest, näiteks loomade soolestik, on kasulikud, kuid nad peavad olema võimelised leidma vajalikke toitaineid ja vältima ohtlikke olukordi.
Flagella võimaldab neil liikuda toidu poole, eemal ohtlikest kemikaalidest ja levida, kui nad paljunevad.
Mitte kõik soolestiku bakterid pole kasulikud. H. pylorinäiteks on flagellateeritud bakter, mis põhjustab maohaavandeid. See tugineb flagellale, et liikuda seedesüsteemi lima kaudu ja vältida liiga happelisi piirkondi. Kui see leiab soodsa ruumi, paljuneb ja kasutab flagellat laiali.
Uuringud on näidanud, et H. pylori flagella on bakterite nakkavuse võtmetegur.
Seotud artikkel: Signaali ülekanne: definitsioon, funktsioon, näited
Baktereid saab klassifitseerida vastavalt: number ja asukoht nende flagellast. Monotrichous Bakteritel on raku ühes otsas üksainus flagellum. Lophotrichous Bakteritel on ühes otsas hunnik mitu flagellat.
Peritrichous bakteritel on raku otstes nii külgmised kui ka flagellad amfitrichous Bakteritel võib mõlemas otsas olla üks või mitu helvetit.
Flagella paigutus mõjutab seda, kui kiiresti ja millisel viisil bakter suudab liikuda.
Eukarüootsed rakud kasutavad Flagellat organismisisese ja -välise liikumise jaoks
Tuuma ja organellidega eukarüootseid rakke leidub kõrgemates taimedes ja loomades, aga ka üherakuliste organismidena. Eukarüootilisi kärbseid kasutavad primitiivsed rakud liikumiseks, kuid neid võib leida ka arenenud loomadel.
Üherakuliste organismide puhul kasutatakse helbekesi toidu leidmiseks, levimiseks ja röövloomade või ebasoodsate tingimuste eest põgenemiseks. Kaugelearenenud loomadel kasutavad spetsiifilised rakud eriotstarbel eukarüootseid flagellumeid.
Näiteks rohevetikad Chlamydomonas reinhardtii kasutab järvede ja jõgede vee või pinnase liikumiseks kahte vetikaliiki. See tugineb sellele paljunemisele pärast paljundamist ja on laialt levinud kogu maailmas.
Kõrgematel loomadel on spermarakk näide liikuvast rakust, mis kasutab liikumiseks eukarüootseid flagellumeid. Nii liiguvad spermatosoidid läbi naiste reproduktiivtee munaraku viljastamiseks ja seksuaalse paljunemise alustamiseks.