FLAGELLA: EUKARYOTICKÁ, PROKARYOTICKÁ (STRUKTURA A FUNKCE) - BIOLOGIE - 2025

Bičík je bič tvaru buněčný výstupek, který se podílí na pohyb z jednobuněčných organismů a pohybu různých látek ve složitějších organismů.

Nacházíme bičíky v eukaryotické i prokaryotické linii. Prokaryotické bičíky jsou jednoduché prvky tvořené jednoduchou mikrotubulí složenou z flagellinových podjednotek konfigurovaných spirálovitě a vytvářející duté jádro.

Zdroj: LadyofHats. Španělská verze Alejandro Porto

V eukaryotech je konfigurace devět párů tubulinových mikrotubulů a dva páry umístěné ve střední oblasti. Jedním z typických příkladů bičíků je prodloužení spermií, které jim poskytuje mobilitu a umožňuje oplodnění vajíčka.

Cilia, další typ buněčného prodloužení, má podobnou strukturu a funkci jako bičíky, ale neměla by být zaměňována s bičíky. Jsou mnohem kratší a pohybují se jinak.

Flagella v prokaryotech

V bakteriích jsou bičíky spirálovitá vlákna, jejichž rozměry jsou v rozmezí 3 až 12 mikrometrů na délku a průměru 12 až 30 nanometrů. Jsou jednodušší než stejné prvky v eukaryotech.

Struktura

Strukturálně jsou bičíky bakterií složeny z proteinové molekuly zvané flagellin. Bičíky jsou imunogenní a představují skupinu antigenů nazývaných "H antigeny", které jsou specifické pro každý druh nebo kmen. Toto je vytvořeno válcovým způsobem s dutým středem.

U těchto bičíků můžeme rozlišit tři hlavní části: dlouhé vnější vlákno, háček, který je umístěn na konci vlákna, a základní těleso, které je k háku ukotveno.

Bazální tělo sdílí charakteristiky se sekrečním aparátem pro faktory virulence. Tato podobnost by mohla naznačovat, že oba systémy byly zděděny od společného předka.

Klasifikace

V závislosti na umístění bičíku jsou bakterie rozděleny do různých kategorií. Pokud je flagellum umístěno na pólech buňky jako jediná polární struktura na jednom konci, je monoterické a pokud tak činí na obou koncích, je to obojživelník.

Bičík lze také nalézt jako „oblak“ na jedné nebo obou stranách buňky. V tomto případě je přiřazený termín lofotický. Poslední případ nastane, když má buňka více bičíků rovnoměrně rozložených po celém povrchu a nazývá se peritrichous.

Každý z těchto typů bičíků také vykazuje variace v typu pohybů, které bičínek dělá.

Bakterie také vykazují jiné typy projekcí na buněčný povrch. Jedním z nich je pili, ty jsou přísnější než bičík a existují dva typy: krátké a hojné a dlouhé ty, které se podílejí na pohlavním styku.

Hnutí

Tah nebo rotace bakteriálního bičíku je produktem energie přicházející z proton-hybné síly a ne přímo z ATP.

Bakteriální bičíky se vyznačují tím, že se neotáčejí konstantní rychlostí. Tento parametr bude záviset na množství energie, kterou buňka produkuje v daném okamžiku. Bakterie je schopna nejen modulovat rychlost, ale také může změnit směr a pohyb bičíků.

Když jsou bakterie směrovány do určité oblasti, pravděpodobně budou přitahovány ke stimulu. Tento pohyb je známý jako taxi a bičík umožňuje organismu pohybovat se na požadované místo.

Flagella v eukaryotech

Stejně jako prokaryotické organismy vykazují eukaryoty řadu procesů na povrchu membrány. Eukaryotické bičíky jsou tvořeny mikrotubuly a jsou dlouhými projekcemi zapojenými do pohybu a lokomoce.

Kromě toho v eukaryotických buňkách může existovat řada dalších procesů, které by se neměly zaměňovat s bičíky. Microvilli jsou rozšíření plazmatické membrány podílející se na absorpci, sekreci a adhezi látek. Souvisí to také s pohyblivostí.

Struktura

Struktura eukaryotických bičíků se nazývá axoném: konfigurace tvořená mikrotubuly a další třídou proteinů. Mikrotubuly jsou konfigurovány ve vzorci zvaném "9 + 2", což ukazuje, že existuje centrální pár mikrotubulů obklopený 9 vnějšími páry.

Ačkoli je tato definice v literatuře velmi populární, může být zavádějící, protože pouze jeden pár je umístěn ve středu - a ne dva.

Struktura mikrotubulů

Mikrotubuly jsou proteinové prvky tvořené tubulinem. Z této molekuly existují dvě formy: alfa a beta tubulin. Tyto skupiny společně vytvářejí dimer, který bude tvořit jednotku mikrotubulů. Jednotky polymerizují a agregují laterálně.

Existují rozdíly mezi počtem protofilamentů, které mají mikrotubuly, které jsou umístěny kolem centrálního páru. Jeden je známý jako tubule A nebo kompletní, protože má 13 protofilamentů, na rozdíl od tubulu B, který má pouze 10 až 11 filamentů.

Dynein a nexin

Každá z mikrotubulů je svým negativním koncem připojena ke struktuře známé jako základní těleso nebo kinetozom, která je ve struktuře podobná centriolu centrosomů devíti trojicemi mikrotubulů.

Proteinový dynein, který má velký význam v eukaryotickém bičíkovém pohybu (ATPáza), je spojen dvěma rameny do každého tubulu A.

Nexin je další důležitý protein ve složení bičíku. To je zodpovědné za spojení devíti párů vnějších mikrotubulů.

Hnutí

Pohyb eukaryotických bičíků je řízen aktivitou proteinového dyneinu. Tento protein, spolu s kinesinem, jsou nejdůležitějšími motorickými prvky, které doprovázejí mikrotubuly. Tito „chodí“ na mikrotubulu.

Pohyb nastane, když se vnější mikrotubulární páry posunou nebo sklouznou. Dynein je spojen s tubuly typu A i typu B. Konkrétně je báze spojena s A a hlava s B. Nexin také hraje roli v pohybu.

Existuje jen málo studií, které byly pověřeny objasněním specifické úlohy dyneinu v bičíkovém pohybu.

Rozdíly mezi prokaryotickými a eukaryotickými bičíky

Rozměry

Bičíky v prokaryotických liniích jsou menší, dosahují délky 12 um a průměrný průměr je 20. Eukaryotické bičíky mohou přesáhnout délku 200 um a průměr je blízký 0,5 um.

Strukturální konfigurace

Jednou z nejvýraznějších vlastností eukaryotických bičíků je jejich organizace mikrotubulů 9 + 0 a konfigurace vláken 9 + 2. Prokaryotické organismy tuto organizaci postrádají.

Prokaryotické bičíky nejsou obaleny plazmatickou membránou, jak je tomu u eukaryot.

Složení prokaryotických bičíků je jednoduché a zahrnuje pouze molekuly proteinů flagellinu. Složení eukaryotických bičíků je složitější, sestává z tubulinu, dyneinu, nexinu a další sady proteinů - stejně jako dalších velkých biomolekul, jako jsou uhlohydráty, lipidy a nukleotidy.

Energie

Zdroj energie prokaryotických bičíků není dán proteinem ATPázy ukotveným v membráně, ale protonovou hybnou silou. Eukaryotické bičíky obsahují protein ATPázy: dynein.

Podobnosti a rozdíly s řasinkami

Podobnosti

Role v pohybu

Zmatek mezi řasinkami a bičíky je běžný. Oba jsou cytoplazmatické procesy, které připomínají vlasy a jsou umístěny na povrchu buněk. Funkčně jsou řasinky i bičíky projekcí, které usnadňují buněčnou lokomoce.

Struktura

Oba pocházejí z bazálních těl a mají poměrně podobnou ultrastrukturu. Podobně je chemické složení obou projekcí velmi podobné.

Rozdíly

Délka

Zásadní rozdíl mezi oběma strukturami souvisí s délkou: zatímco řasinky jsou krátké projekce (mezi 5 a 20 um na délku), bičíky jsou výrazně delší a mohou dosáhnout délek větších než 200 um, téměř 10krát tak dlouho. než cilia.

Množství

Když má buňka řasinky, obvykle se to děje ve významném počtu. Na rozdíl od buněk, které mají bičíky, které obvykle mají jednu nebo dvě.

Hnutí

Každá struktura má navíc zvláštní pohyb. Cilia se pohybuje silnými tahy a bičíkem zvlněným, bičovitým způsobem. Pohyb každého cilium v ​​buňce je nezávislý, zatímco pohyb bičíku je koordinován. Cilia jsou ukotveny k zvlněné membráně a bičíky nejsou.

Složitost

V každé struktuře je zvláštní rozdíl mezi složitostí řasinek a bičíků. Cilia jsou komplexní projekce po celé jejich délce, zatímco složitost bičíku je omezena pouze na základnu, kde je umístěn motor, který je zodpovědný za rotaci.

Funkce

Co se týče jejich funkce, jsou řasinky zapojeny do pohybu látek určitým specifickým směrem a bičíky se týkají pouze lokomoce.

U zvířat je hlavní funkcí řasinek mobilizace tekutin, hlenu nebo jiných látek na povrchu.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. a Walter, P. (2008). Molekulární biologie buňky. Garland Science, Taylor a Francis Group.
2. Cooper, GM, Hausman, RE a Wright, N. (2010). Buňka. Marban.
3. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrované základy zoologie. New York: McGraw-Hill. 14. vydání.
4. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biology of mikroorganisms. Pearsonovo vzdělávání.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2004). Mikrobiologie: úvod (svazek 9). San Francisco, Kalifornie: Benjamin Cummings.