Жгутики прокариот строение и функции

Содержание
  1. Органоиды движения эукариотов и прокариотов: строение и функции
  2. Основные понятия
  3. Принципы классификации
  4. Бактерии и археи
  5. Ложноножки и миофибриллы
  6. Инфузория и амеба
  7. Зеленая эвглена
  8. 19. Жгутики. Расположение и функции
  9. 20. Строение жгутика у грамположительных и грамотрицательных бактерий. Синтез жгутика
  10. 21. Скольжение, как тип движения бактерий
  11. Бактерии со жгутиками: строение, функции, виды, расположение
  12. Для чего бактериям жгутики
  13. Из чего состоят жгутики
  14. Что такое ворсинки
  15. Какие различия имеют жгутиковые микроорганизмы
  16. Жгутики прокариот
  17. Жгутики эукариот
  18. Как определить жгутики
  19. Прокариотическая клетка строение особенности (Таблица, схема)
  20. Строение прокариотической клетки таблица
  21. Особенности прокариотических клеток организмов
  22. Биология
  23. Базальное тело и механизм его работы
  24. Механизм движения клетки
  25. Особенности жгутиков архей
  26. Синтез жгутика
  27. Жгутик
  28. Жгутики бактерий
  29. Базальное мотор и механизм его работы
  30. Регуляция движения
  31. Жгутики архей
  32. Жгутики – это поверхностные локомоторные структуры. Строение жгутиков прокариот и эукариот
  33. Общая характеристика жгутиков
  34. Особенности жгутиков прокариот и эукариот
  35. Жгутики архей и бактерий
  36. Строение и функционирование бактериального жгутика
  37. Структура базального мотора
  38. Жгутик ядерной клетки

Органоиды движения эукариотов и прокариотов: строение и функции

Жгутики прокариот строение и функции

1001student.ru > Биология > Органоиды движения эукариотов и прокариотов: строение и функции

Клетки классифицируются на прокариоты и эукариоты. В первую группу входят вирусы, зеленые водоросли, у которых имеется цитоплазма с молекулой ДНК или РНК. Эукариотические организмы содержат ядро с нуклеопротеидами. Особенности строения и функций движения органоидов (постоянные структуры растительных и животных клеток) изучаются на уроках биологии в 8 классе.

Основные понятия

Доядерные, или прокариоты, — одноклеточные организмы, у которых отсутствует ядро и мембрана. Прокариоты не способны дифференцироваться в многоклеточные, так как они не развиваются. Эукариоты — живые организмы с одной или несколькими клетками. К органам перемещения одноклеточных относятся жгутики, реснички, ложноножки, миофибриллы.

К многоклеточным относятся человек, животные, растения. На бронхиальном эпителии расположены реснички, защищающие дыхательные пути от инородных тел. К особенностям строения сперматозоидов можно отнести наличие жгутиков.

Под одним из методов проявления жизнедеятельности подразумевается такое движение в биологии, которое позволяет организму активно взаимодействовать со средой, включая:

  • перемещаться в пространстве;
  • захватывать пищу.

Принципы классификации

Органы движения в растительных и животных многоклеточных организмов являются органеллами, сформированными из белков и фосфолипидов.

Таблица с перечислением особенностей органоидов движения у простейших и многоклеточных

Название органаСтруктураФункцииВид организма
ЖгутикиНаросты на мембранеПеремещениеЖгутиковая инфузория
РесничкиТоненькие выросты на клеткеВывод пылиРесничная инфузория
ЛожноножкиЦитоплазмаПитание и движениеАмеба обыкновенная
МиофибриллыТоненькие нитиСокращение мышцЧеловек

В человеческом организме могут бывать жгутики и реснички. Они очищают легкие, защищая эпителий, обеспечивая размножение.

Бактерии и археи

Жгутик является органоидом движения эукариотов. Он обеспечивает передвижение организмов в жидкости. Жгутики могут находиться в зооспорах, протистах, половых клетках. Они представлены в виде маленьких наростов, окруженных пленкой. Жгутики имеют цитоскелет, где происходит гидролиз АТФ.

Можно перечислить основные функции жгутиков:

  • контакт с субстратами;
  • иммунная защита.

Кроме общих функций, по строению реснички и жгутики относятся к комплексным структурным элементам. Жгутик — организм, какой состоит из 9 пар микротрубочек с мостиками. Дополнительно может существовать переходная область эксонемы. В центре находятся ось и центриоли.

Около 80% бактерий состоят из жгутиков, размещенных на противоположных их полюсах.

Отличительная характеристика жгутиков-бактерий — размещение в оболочках. Для вращения затрачивается энергия, получаемая при гидролизе АТФ. Процесс перемещения осуществляется по часовой стрелке.

Кратко о строении бактериального жгутика:

  1. Базальное тело.
  2. Муреиновый чехол, окруженный оболочкой.

В отличие от бактерий, жгутики архей представлены в виде 7−13 разных генов. Для формирования структуры используются единые опероны. Если рассмотреть рисунок с ресничками, можно сделать вывод, что они являются тонкими органеллами в виде волосков. Реснички выполняют функции рецепторов. Они не двигаются.

Их поверхность покрыта мембраной. Реснички состоят из микротрубочек с белковыми структурами. В центре размещено базальное тело с центриолями. В процессе движения реснички ударяются. Направление и характер ударов зависят от количества входящих в состав ионов кальция.

Ложноножки и миофибриллы

К органеллам относятся псевдоподии, представленные в виде цитоплазматических выростов, у которых нет оболочки. Подобные органеллы называются ложноножками. Они всасывают питательные компоненты, обеспечивают перемещение организмов со скоростью до 0,2 мм/мин. В процессе движения органеллы закрепляются в субстрате, захватывая пищу, формируя пищеварительную вакуоль.

Миофибриллы представлены в виде органоидов, в состав которых входят белковые филаменты. Они находятся в мышечных волокнах. У них отсутствует клеточная оболочка. Чтобы обеспечить связь органелл с мышцами, используются белковые нити. Миофибриллы могут отвечать за сокращение волокон.

Под воздействием нейронов органоиды уменьшаются. При сокращении выделяется энергия, необходимая для определения силы мышцы. При выполнении упражнений число миофибрилл увеличивается. Процесс называется гипертрофией. Если органоида большая, она делится на несколько маленьких. Травма способствует уменьшению числа миофибрилл и получению меньше энергии.

Инфузория и амеба

Инфузория туфелька — одноклеточный организм, который передвигается с помощью ресничек. Они выполняют волнообразные движения. Движение осуществляется тупой частью вперед и только в одной плоскости. Они совершают удар после выпрямления. В выгнутом положении происходит возвратный удар. Между атаками наблюдается небольшая задержка.

Скорость перемещения туфельки — 2,5 мм/с. Ее направление меняется при перегибе тела. При появлении на пути преграды происходит столкновение. Инфузория двигается в противоположную сторону. Для всех ресничек туфельки характерно одно строение со жгутиками зеленой эвглены. Вокруг основания ресничек образуется базальное зерно. Они участвуют в движении тела.

[attention type=yellow]

Для некоторых туфелек характерно соединение ресничек, что позволяет им двигаться с большой скоростью. Движение высокоорганизованных простейших осуществляется за счет сокращений. Мионемы (волокна) помогают организмам набрать большую скорость.

[/attention]

Размер простейшей амебы достигает до 0,5 мм. По форме тело полиподиальное, что объясняется наличием нескольких псевдоподий (выросты, у которых предусмотрена внутренняя циркуляция цитоплазмы). При движении они направляются в различные стороны. Скорость перемещения достигает 0,2 мм/мин.

Зеленая эвглена

Простейшее относится к классу жгутиковые. Тело имеет веретенообразную форму с жгутиками, число которых достигает 10. Для каждого вида характерен определенный механизм движения. Большинство жгутиковых вращаются в виде конуса. Перемещение считается эффективным, если угол вершины конуса равен 45 °C.

Они могут совершать 40 оборотов за секунду. Вращательное движение может сопровождаться волнообразным покачиванием. Подобный характер перемещения характерен для одножгутиковых. Многожгутиковые имеют волосинки, расположенные в одной плоскости.

У зеленой эвглены жгутики покрыты оболочкой. Она является продолжением внешнего слоя (пелликула). Внутри жгутика существует цитоплазма. Если нити находятся по периферии, они отвечают за движение. Реснички и жгутики обеспечивают передвижение в пространстве, доставку питательных веществ к мембранам с последующим их проникновением в организм.

Источник: https://1001student.ru/biologiya/organoidy-dvizheniya-eukariotov-i-prokariotov-stroenie-i-funktsii.html

19. Жгутики. Расположение и функции

Жгутики прокариот строение и функции

Жгутик– это поверхностная структурабактериальной клетки, которая служитим для движения в жидких средах.

Взависимости отрасположенияжгутиков, бактерии делятся на

1.Полюсныежгутики – одинили более жгутиков расположены на одномили обоих полюсах клетки и основаниепараллельно длинной оси клетки.

2.Подполюсныежгутики – одинили более жгутиков расположены в местеперехода боковой поверхности в полюсклетки на одном или двух ее концах. Восновании – прямой угол с длинной осьюклетки.

3.Боковыежгутики – одинили более жгутиков в виде пучка расположеныв средней точке одной из половин клетки.

4.Перитрихиальныежгутики –расположены по всей поверхности клеткипо одному или пучками, полюса обычно ихлишены.

5.Смешанныежгутики –два или несколько жгутиков расположеныв разных точках клетки.

https://www.youtube.com/watch?v=KKK-ueKi_M0

Взависимости от числажгутиков, различают:

1)Атрихи – это бактерии без жгутиков.

2)Монотрихи- один полярно расположенныйжгутик

3)Лофотрихи-пучок жгутиков на одномконце. 

4)Амфитрихи – пучки жгутиков с двухконцов. 

5)Перитрихи- множество жгутиков вокругклетки. этобактерии.

20. Строение жгутика у грамположительных и грамотрицательных бактерий. Синтез жгутика

Филамент —полая белковая нить, состоящая изфлагеллина, субъединицы которого уложеныпо спирали. Полость внутри используетсяпри синтезе жгутика — он происходит внаправлении от плазматической мембраны.

По полости к собираемому в настоящиймомент участку переносятся субъединицыфлагеллина.Филамент жгутика – это относительножесткая белковая спираль, закрученнаяпротив часовой стрелки с образованиемцентрального полого канала диаметромдо 3 нм.

Такая конструкция способствуетформированию спиральной траекториидвижения нити.

Крюк —белковое образование. Крюксоединяет нить с базальным телом жгутикаи состоит из двух типов белка.

Базальноетело.Базальное тело представляет собойсистему колец, находящихся в плазматическоймембране и клеточной стенке бактерий.Два внутренних кольца — Mи S-кольца .

Ещё два кольца — Pи L —есть только у грамотрицательных бактерий,неподвижны и лишь направляют стерженьротора мотора.

Вокруг MS-кольцарасположены статоры —белковые комплексы MotA4/MotB4,представляющие собой протонный канал (ихможет быть от 8 до 16).

Большинствоисследователей полагает, что поступлениепротона из периплазмы или внешней средыв MotA4/MotB4 комплексвызывает конформационные изменениябелков, благодаря электростатическомувзаимодействию или прямому контактуэто изменение приводит к поворотуMS-кольца, а его дальнейшее движениевозвращает исходную конформациюкомплексу и выталкивает протон вцитозоль.

Вращениежгутика в клеточной стенке происходитиз-за вращательного движения колец S иМ относительно друг друга и обеспечиваетсяза счет энергии трансмембранногоградиента ионов водорода или натрия.

Синтезжгутика

21. Скольжение, как тип движения бактерий

Скольжение— движение отдельных бактериальныхклеток или их колоний по твёрдойповерхности вдоль их длинной оси безучастия бактериальных жгутиков. Движениепроисходит без использования жгутиков. 

Характернодля бактерий, имеющих слизистый чехол.За счет слизи клетка скользит поповерхности и передвигается.

Клеткинекоторых фототрофов содержат наповерхности фибриллы или филаменты,при сокращении которых во внешнеймембране возникают волны, за счет которыхклетка движется.

[attention type=red]

В оболочках некоторыхклеток присутствуют кольцеобразныебелковые комплексы, которые могутвращаться, что способствует движениюклеток. Разница в поверхностном натяженииможет двигать клетки, которые выделяютповерхностно-активные вещества с одногоконца клетки.

[/attention]

На разных концах клеткивозникают различия в величинеповерхностного натяжения, которые итолкают ее вперед. Многие бактериивыделяют наружу сахара. Смешиваясьс водой, сахара образуют слизь. Слизьоблегчает движение клеток по твердойповерхности при использовании жгутиков.

Представителигруппы практически всегда не имеютпилей. Установлено, что их движениепроисходит не за счёт энергии АТФ, а засчёт протон-движущей силы. Помимо того,что многие выделяют слизь и передвигаютсяза счёт этого.

Предполагается, что онидвижутся благодаря сокращению и удлинениюфибрилл в цитоплазме или периплазме,благодаря моторам жгутиков, утратившихфиламент, или благодаря движению белковвнешней мембраны вдоль «конвейерныхлент» белков внутренней.

Источник: https://studfile.net/preview/7602979/page:13/

Бактерии со жгутиками: строение, функции, виды, расположение

Жгутики прокариот строение и функции

Существует большое количество микробов со жгутиками. Жгутики бактерий являются их характерными признаками, и они по этому принципу объединяются в таксономические единицы. Благодаря отросткам эти организмы способны совершать сокращения клетки и таким образом двигаться.

Для чего бактериям жгутики

Эти структурные элементы клетки определяют ее подвижность. Чаще всего это тонкие нити, которые берут свое начало еще от цитоплазматической мембраны. Некоторые виды микробов имеют существенно больший жгутик, чем сама клетка-хозяин.

Отростки способны проталкивать клетку в жидкой среде. Строение жгутика таково, что он может быстро перемещать тело-клетку, и при этом она будет преодолевать сравнительно большие расстояния. Движения эти совершаются по принципу пропеллера. Чтобы перемещаться, микробы используют один или несколько отростков.

У некоторых микробов отростки могут быть дополнительным фактором патогенности (болезнетворности). Это можно объяснить с тем, что он способствует приближению патогенного микроорганизма к здоровой клетке.

Из чего состоят жгутики

Эти части микроорганизма представляют собой спирально закрученные нити. Они имеют разную толщину и длину, а также амплитуду витка. Некоторые бактерии с жгутиками имеют сразу несколько разновидностей этих органов.

Состоят эти элементы клетки из специального белка – флагеллина. Он имеет сравнительно небольшую молекулярную массу. Это позволяет субъединицам молекул располагаться по спирали и таким образом составлять строение отростка определенной длины.

Кроме нити, жгут имеет крюк возле поверхности клетки, а также базальное тельце. С помощью такого тельца он надежно закрепляется в клетке.

Что такое ворсинки

Ворсинки иначе называются пили. Они присутствуют в разных организмах. Расположение этих структурных элементов бактериальной клетки различно. Обычно это цилиндры белковой природы, имеющие длину до 1,5 микрометра и диаметр до 1 микрометра. В одном микроорганизме могут быть пили нескольких видов.

Функции этих образований до конца еще не определены. Известно, что отдельные разновидности микробов имеют ворсинки. Наиболее очевидная роль, которую выполняют пили – прикрепление к субстрату и передвижение в среде.

Больше всего данных собрано о кишечных палочках, имеющих ворсинки-пили. Однако существует огромное количество микроскопических организмов, у которых строение ворсинок еще до конца не определено. Во всяком случае, бактериальные пили способствуют эффективному передвижению клеток.

Какие различия имеют жгутиковые микроорганизмы

В зависимости от количества и способа расположения все микроскопические организмы разделяют на такие типы:

  1. Монотрихи. Это бактерии с одним жгутиком.
  2. Лофотрихи. У этих клеток на конце есть пучок отростков.
  3. Перитрихи. Такие микробы имеют много отростков по всей поверхности.
  4. Амфитрихи. У этих микроорганизмов двустороннее, или биполярное расположение жгутиков.

Жгутики прокариот

У бактерий-прокариот такие элементы состоят только из одного участка субъединиц флагеллина. Возможно одно- или двустороннее расположение таких элементов. В значительной степени такие части клетки могут определяться различиями жизненного цикла.

У некоторых прокариотических бактерий могут быть пили. Количество этих структурных элементов позволяет бактерии двигаться или прикрепляться к субстрату.

Большинство прокариот имеют отличные приспособления для того, чтобы передвигаться в жидкой среде и тем самым повысить выживаемость при неблагоприятных факторах окружающей среды.

Жгутики эукариот

Жгутики у микроорганизмов-эукариот имеют гораздо большую толщину, а также сложную структуру. В отличие от микроорганизмов-прокариот, эти бактерии со жгутиками могут самостоятельно вращаться. Пили в таких организмах дают им возможность дополнительно прикрепляться к субстрату, а также совершать сложные движения.

У некоторых микроорганизмов жгутики имеют более сложную структуру – в виде микротрубочек. Такая трубочка имеет плотно упакованные нити молекул белка. Они превосходно справляются с движениями в различной среде. Микротрубочки возникли, очевидно, на поздних этапах эволюции микроорганизмов.

Как определить жгутики

Условно жгутики можно определить по прямому и косвенному методу.

Наблюдение бактерии в микроскоп – это прямое обнаружение этих элементов. Чтобы они были более заметными, применяется окрашивание специальными методами. Еще лучше жгутики заметны в электронный микроскоп.

Косвенно бактерии определяются по факту подвижности клетки. Лучше всего это обнаружить при помощи препарата «раздавленная капля», когда предметное стекло накрывается покровным. Часто для того, чтобы отростки были более заметны, искусственно затемняют поле зрения.

Изучение жгутиковых бактерий и их функций позволяет микробиологам находить способы борьбы с болезнетворными микроорганизмами, а также поле для их применения.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/organelles/bakterii-s-zhgutikami.html

Прокариотическая клетка строение особенности (Таблица, схема)

Жгутики прокариот строение и функции

Прокариоты образуют царство бактерий, которое делится на 4 отдела – грамотрицательные бактерии, грамположительные бактерии, микоплазмы и архебактерии. Прокариотическая клетка мелкая (< 10 мкр), овальная, округлая, и не разделены на клеточные компартменты. Прокариоты широко различаются по своим физиологическим свойствам и очень быстро делятся.

Строение прокариотической клетки таблица

Любая прокариотическая клетка состоит из трех частей: поверхностного аппарата, цитоплазмы и ядерного аппарата.

Части, органы клеткиСтроение прокариотической клетки
Фотосинтетические мембраны Содержат пигменты, улавливающие свет, в первую очередь бактериохлорофилл. Хлоропласты отсутствуют * (у эукариот присутствуют). В бактериальном фотосинтезе не вырабатывается кислород. 
КапсулаОбразована слизистыми выделениями, которые могут объединять бактериальные клетки в колонии (например, у Bacillus anthracis) или обеспечивают их защиту (например, у D. pheumoniae).
ПлазмидыЭто короткие кольцевые фрагменты ДНК, реплицирующиеся независимо от клеточного генома. Они широко используются для получения рекомбинантной ДНК. У эукариот плазмиды не встречаются.*
Пили (фимбрии)Это палочковидные белковые структуры, служащие для прикрепления клеток друг к другу. Половые пили участвуют в переносе ДНК между клетками в процессе полового размножения.
Клеточная стенкаПрокариотические клетки имеет жесткий каркас из муреина, полисахарида. У грамположительных бактерий клеточная стенка усилена отложениями полисахаридов и белков, у грамотрицательныхона тоньше, но покрыта слоем липидов, обеспечивающим защиту от лизоцима и пенициллина. Клеточная стенка бактерий не содержит целлюлозу.* Жесткость клеточной стенки предотвращает осмотический разрыв клетки (на нарушении структуры клеточной стенки основано действие пенициллина на грамположительные бактерии) и сохраняет форму клетки. Самые распространенные типы бактерий (классификация по форме клетки):— Кокки (сферические);— Бациллы (палочковидные);— Спириллы (спиралевидные)
МезосомыЭто впячивания плазматической мембраны, на которых расположены ферменты, участвующие в процессе дыхания. Бактерии не имеют митохондрий.*
ЖгутикЖгутик прокариотической клетки отвечает за движение у многих бактерий. Он намного проще по строению, чем жгутик эукариотической клетки, и представляет собой один цилиндр, субъединицы которого образованы белком флагеллином. Жгутик эукариотической клетки имеет субъединичную структуру 9+2.* Жгутик бактерии не совершает биений, а вращается вокруг основания, заякоренногов клеточной стенке, «ввинчиваясь» в среду и продвигая клетку.*
Запасные питательные веществаЛипидные глобулы или гранулы гликогена
Плазматическая мембранаТипичная фосфолипидная двухслойная структура
РибосомыИмеют меньший размер, чем в эукариотической клетке.* Они рассеяны по всей цитоплазме и не связаны с эндоплазматическим ретикулумом.
Генетический материал (ДНК)Представлен кольцевидной двухнитевой молекулой ДНК, которая не окружена ядерной мембраной* В ДНК бактерии обычно около 2000 генов, из которых примерно 0.2% обнаружены и в эукариотических клетках.

* отмечены важные отличия прокариотичексих клеток от эукариотических.

Особенности прокариотических клеток организмов

ОсобенностиПрокариотические клетки
БактерииСине-зеленые водоросли
Строение1. Нет ядра, митохондрий, ЭПС, аппарата Гольджи
2. Хромосома находится в цитоплазме
3. Размеры микроскопические
4. Форма различна4. Хлорофилл, заключенный в мембраны, находится в цитоплазме (нет хлоропластов)
5. Оболочка (из углеводов) может быть окружена слизью, внутренняя оболочка – мембрана5. Оболочка прочная, состоит из углеводов
РазмножениеДеление на две части (через 20 минут)Деление клетки пополам
Значение1. В промышленности:а) химическая – этиловые, бутиловые спирты, уксусная кислота, ацетон;б) пищевая – масло, сыры, кислое молоко, квашеная капуста;в) микробиологическая (ферменты, кормовые белки, лекарственные препараты)2. Возбудители заразных болезнейИндикаторы степени загрязненности воды

_______________

Источник информации:

1. Биология человека в диаграммах / В.Р. Пикеринг — 2003.

2. Биология в таблицах и схемах / Спб. — 2004.

Источник: https://infotables.ru/biologiya/75-obshchaya-biologiya/1040-prokarioticheskaya-kletka

Биология

Жгутики прокариот строение и функции
09 февраля 2011 1. Жгутик

2. Жгутики эукариот

Строение жгутика грамотрицательных бактерий

поверхностная структура, присутствующая у многих прокариотических и эукариотических клеток и служащая для их движения в жидкой среде или по поверхности твёрдых сред.

Жгутики прокариот и эукариот резко различаются: бактериальный жгутик имеет толщину 10—20 нм и длину 3—15 мкм, он пассивно вращается расположенным в мембране мотором; жгутики же эукариот толщиной до 200 нм и длиной до 200 мкм, они могут самостоятельно изгибаться по всей длине.

У эукариот часто также присутствуют реснички, идентичные по своему строению жгутику, но более короткие.

Базальное тело и механизм его работы

Базальное тело представляет собой систему колец, находящихся в ЦПМ и клеточной стенке бактерий. Два внутренних кольца — M и S-кольца — являются обязательными элементами, причём M-кольцо находится в ЦПМ, а S — в периплазме грамотрицательных и пептидогликановом слое грамположительных бактерий.

Ещё два кольца — P и L — есть только у грамотрицательных бактерий, они расположены в пептидогликановом слое и наружной мембране соответственно, неподвижны и лишь направляют стержень ротора мотора. Вокруг MS-кольца расположены статоры — белковые комплексы MotA4/MotB4 представляющие собой протонный канал.

Точный механизм работы базального тела не известен.

Большинство исследователей полагает что поступление протона из периплазмы или внешней среды в MotA4/MotB4 комплекс вызывает конформационные изменения белков, благодаря электростатическому взаимодействию или прямому контакту это изменение приводит к повороту MS-кольца, а его дальнейшее движение возвращает исходную конформацию комплексу и выталкивает протон в цитозоль. У Escherichia coli для одного оборота жгутика требуется перемещение около 1000 протонов. Показано, что жгутик может работать даже у пустых клеточных оболочек при условии что внешний pH ниже внутреннего.

Таким образом, базальное тело преобразует химическую энергию в работу, вращаясь за счёт градиента концентрации протонов или, в редких случаях, ионов натрия, это вращение осуществляется со скоростью до 100 об/сек, причём его направление может изменяться менее чем за 0,1 сек.

Механизм движения клетки

Вращение мотора вызывает пассивное вращение филамента. Более массивная клетка начинает вращаться примерно со скоростью 1/3 от скорости жгутика и в обратном направлении, а также приобретает поступательное движение.

Подавляющее большинство наделённых жгутиком бактерий имеют палочковидную форму. Из гидродинамических расчётов следует, что для наиболее эффективного движения отношение длины клетки к ширине должно составлять 3,7. Движение кокков крайне неэффективно, поэтому они чаще всего неподвижны.

У ряда бактерий мотор и жгутик могут вращаться только в одном направлении, переориентация происходит при остановке за счёт броуновского движения. Бактерии-перитрихи собирают при движении все свои жгутики в один пучок.

[attention type=green]

Для совершения кувырка они либо меняют направление вращения, либо изменяют его скорость, из-за чего пучок распадается.

[/attention]

При полярном расположении жгутиков один из них может служить и толкающим, и тянущим приспособлением в зависимости от направления вращения.

Скорости движения бактерий варьируют от 20 мкм/с у некоторых Bacillus до 200 мкм/с у Vibrio.

Особенности жгутиков архей

В результате секвенирования геномов архей не удалось выявить какой-либо гомологии генов, ответственных за биогенез жгутиков архей и бактерий.

Вместо флагеллина, неустойчивого в среде с повышенной кислотностью, в жгутиках архебактерий этот белок заменён гликопротеинами.

Архебактериальный жгутик тоньше и не имеет центрального полого канала, поэтому, по всей видимости, его синтез происходит по принципиально иному механизму у поверхности клетки.

Синтез жгутика

Процесс синтеза жгутика эубактерий запускается экспрессией гена сtrA. Продуктом этого гена является белок CtrA. Синтез CtrA происходит сразу после перехода клетки из G0-фазы в S-фазу. Обычно участок ДНК, содержащий ген сtrA, метилирован. Синтезу белка CtrA предшествует деметилирование ДНК, которая затем реплицируется.

После этого происходит синтез CtrA и его фосфорилирование киназами. Ген сtrA имеет два промотора: Р1 и Р2. С первого промотора осуществляется ингибирование синтеза CtrA. Со второго промотора осуществляется стимулирование синтеза CtrA.

Следует отметить, что белок CtrA найден не у всех эубактерий, и механизм синтеза жгутика не универсален.

13950

>

Источник: http://www.muldyr.ru/a/a/jgutik

Жгутик

Жгутики прокариот строение и функции

Жгутик (лат. Flagellum) — поверхностная и внеклеточная структура, присутствует во многих прокариот и эукариот, что служит для передвижения в жидкой среде или поверхностью влажных твердых сред.

Жгутики прокариот и эукариот резко отличаются по своему строению, например, бактерильний жгутик имеет толщину 10-20 нм и длину 3-15 мкм, он пассивно вращается расположенным в мембране мотором; тогда как жгутики эукариот имеют толщину до 200 нм и длину до 200 мкм, они могут самостоятельно изгибаться по всей длине.

У эукариот часто также присутствуют реснички, идентичные по своему строению жгутика, но короче (до 10 мкм), вместе они называются ундулиподиямы.

Жгутики бактерий

Жгутики бактерий состоят из трех субструктур:

  • Филамент (фибриллами, пропеллер) — полый белковое волокно толщиной 10-20 нм и длиной 3-15 мкм, состоящий из белков FlaA (флагеллина) и FlaB, субъединицы FlaA заключены по спирали. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от цитоплазматической мембраны. Полостью к участку, что собирается на данный момент, переносятся субъединицы флагеллина.
  • Крючок — образование, толще, чем филамент (20-45 нм), составленное из белка FlgE (возможно, также других белков).
  • Базальное мотор (базальное тело).

Базальное мотор и механизм его работы

Базальное мотор представляет собой систему колец, находящихся в цитоплазматической и внешний мембранах и в клеточной стенке бактерии.

Два внутренних кольца — M (белок FliF) и S (белки FliG, FliM, FliN) (также рассматриваются как единое MS-кольцо) — являются обязательными элементами, причем M-кольцо находится в цитоплазматической мембране, а S — в периплазматическое грамм -негативных и пептидогликановый слое грамположительных бактерий. Еще два кольца — P и L (белки FlgH, FlgI) — присутствуют только в грамм-отрицательных бактерий, они расположены в пептидогликановый слое и наружной мембране соответственно, неподвижные и только направляют стержень ротора двигателя. Вокруг MS-кольца расположены статоры — белковые комплексы MotA 4 / MotB 4 (в других видах вместо них могут быть белки PomA, PomB, MotX и MotY), каждый из этих комплексов имеет протонный канал (их может быть от 8 до 16).

Механизм работы жгутикового мотора очень сильно напоминает механизм работы трансмембранной части АТФ-синтазы или F 1 F 0, комплекса, синтезирует АТФ и присутствует во всех живых клетках.

Существует теория, что эволюционно Базальное мотор происходит именно от АТФ-синтазы, скомбинувалася в процессе эволюции с системой секреции белков 3 типа.

Особенностью этого мотора является возможность (в большинстве видов) работы в любом направлении и быстрое переключение между направлениями работы.

Энергия для работы мотора приобретается за счет электрического потенциала через цитоплазматическую мембрану. Мотор пропускает протоны с периплазматическое (или внешней среды) в цитоплазму.

Некоторые бактерии используют ионы натрия вместо протонов (некоторые морские бактерии рода Vibrio, алкалофильного Bacillus, Acetobacterium woodii). Эти ионы должны пройти через канал, расположенный частично в статоре (точнее, белка FliG), а частично в роторе мотора (MotA, MotB).

[attention type=yellow]

Так как часть Калалы параллельная мембране и направления вращения, электрический потенциал, толкает ион вдоль направления электрического поля, вращает ротор относительно статора. Например, в Escherichia coli для одного оборота жгутика требуется перемещение около 1000 протонов.

[/attention]

Показано, что жгутик может работать даже в пустых клеточных оболочках при наличии электрического потенциала на мембране. Жгутик может вращаться с скорость и до 100 об / сек, при этом направление вращения может изменяться менее чем за 0,1 сек.

Регуляция движения

У ряда бактерий мотор и жгутик могут вращаться только в одном направлении, переориентация направления движения бактерии происходит при остановке за счет броуновского движения.

Для большинства бактерий важна внутрищня асимметрия жгутиков и возможность мотора вращаться в двух направлениях. Бактерии-перитрихи собирают при движении все свои жгутики (каждый из которых вращается против часовой стрелки) в один пучок.

Моторы большую часть времени вращаются в одном направлении, но время от времени один из моторов на короткое время меняет направление вращения, этого обычно достаточно, чтобы распался весь пучок. В этот момент начинается так завний «танец» бактерии, когда она хаотично дрыгается на месте.

После этого, когда все моторы снова начинают вращаться в одном направлении, жгутики снова собираются в пучок и бактерия движется в новом направлении.

При полярном расположении жгутиков один из них может толкать бактерию, а другой тянуть и наоборот, в зависимости от направления вращения.

Жгутики архей

Жгутики архей относительно достаточно подобные бактериальных жгутиков. В 1980-х годах они даже считались гомологичными на основании подобной морфологии и поведения (Cavalier-Smith, 1987).

Как и у бактерий, жгутики архей состоят из филаментов, которые тянутся за пределами клетки и вращаются, двигая клетку.

Однако исследования 1990-х годов выявили многочисленные детальные различия между жгутиками архей и бактерий, например:

  • Бактериальные жгутики работают за счет пропускания в цитоплазму протонов H + (иногда ионов натрия Na +), архейни жгутики почти наверняка тратят энергию АТФ. Хотя мотор архей все еще не исследован.
  • В то время, когда бактериальные клетки часто имеют много жгутиков, каждый из которых вращается независимо архейни жгутики состоят из пучка многих филаментов, которые вращаются как единое целое.
  • Бактериальные жгутики растут пополнением субъединиц флагеллина на наконечнике, архейни жгутики растут достройкой судодиниць к основанию.
  • Бактериальные жгутики толще от архейних, и бактериальный филаминт имеет достаточно широкий простор внутри, через который субъединицы поставляются для роста жгутика, архейни жгутики слишком тонкие, чтобы позволить это.
  • Гены многих компонентов бактериальных жгутиков имеют некоторое сходство последовательности ДНК к компонентам системы секреции 3 типа, но компоненты бактериальных и архейних жгутиков не разделяют никакого сходства в последовательности. В свою очередь, некоторые компоненты архейних жгутиков разделяют последовательность и морфологическое сходство с компонентами ворсинок 4 типа, которые собираются с помощью системы секреции 2 типа (номенклатура ворсинок / пили и систем секреции белка не последовательная).

Эти различия означают, что бактериальные и архейни жгутики — классический случай конвергентной эволюции, а не гомологии.

Однако, в сравнении с десятилетия детального изучения бактериальных жгутиков (например Говардом Бергом), архейни жгутики только недавно начали получать серьезную научную внимание.

Поэтому многие все еще помолково считает, что существует только один основной вид жгутиков прокариот, и архейни жгутики принадлежат к нему.

Жгутики – это поверхностные локомоторные структуры. Строение жгутиков прокариот и эукариот

Жгутики прокариот строение и функции

Жгутики – это длинные нитевидные образования на поверхности клетки, обеспечивающие ее активное пространственное перемещение. Несмотря на многообразие организмов, эти структуры внутри каждого надцарства (прокариот либо эукариот) характеризуются общей схемой строения.

Общая характеристика жгутиков

У доядерных организмов (бактерий и архей) жгутики – это основной способ передвижения.

Среди эукариот эти локомоторные структуры в основном присутствуют у одноклеточных организмов, – простейших, но также характерны для гамет растений и животных.

У некоторых многоклеточных беспозвоночных, – например, губок, – жгутики выполняют функцию перемещения жидкого субстрата относительно неподвижного клеточного пласта.

Морфологически жгутик состоит из закрепленного в толще клетки основания и длинной наружной нити, совершающей вращательные движения по спиральной траектории. Строение и механизм работы этих частей у прокариот и эукариот сильно отличаются, в связи с чем выделяют два соответствующих класса жгутиков.

Особенности жгутиков прокариот и эукариот

Наружную нить жгутика называют филаментом. У прокариот она состоит из белка флагеллина и пассивно движется за счет вращения базального мотора. Филамент ядерных клеток устроен значительно сложнее и благодаря взаимодействию белков тубулина и динеина способен изгибаться самостоятельно.

Основные различия между классами жгутиков
у прокариоту эукариот
размеры органеллы (толщина, нм; длина, мкм)10-30 нм, 6–15 мкм200 нм, 100 мкм
белки жгутиковой нитифлагеллинтубулин и динеин
мембрана вокруг филаментаотсутствуетприсутствует
степень вращения360°180°
источник энергиитрансмембранный потенциал (у архей возможно АТФ)АТФ
движение нитипассивноеактивное
субструктурыфиламент, крюк, базальное тельцефиламент, базальное тело (кинетосома)
строение филаментасплошной (у архей) или полый белковый цилиндрдублеты микротрубочек
структура базальной частистержень, закрепленный в сложной системе колец или мембраноподобные органеллы (у архей)триплеты микротрубочек

Такое количество отличий свидетельствует об отсутствии гомологии между этими органоидами, то есть они не одинаковы по происхождению и строению, хоть и выполняют сходные функции.

Надцарство прокариот включает в себя царства архей и бактерий. Локомоторные структуры этих таксонов тоже не гомологичны друг другу, однако очень близки по строению. Жгутики архей изучены гораздо хуже.

Жгутики архей и бактерий

По способу перемещения подвижные бактерии подразделяются на плавающие и скользящие. Жгутики – это локомоторный орган плавающих микроорганизмов, позволяющий им развивать скорость от 20 до 200 мкм/сек.

Движение может быть спонтанным (если физико-химические характеристики среды одинаковы во всех направлениях) либо целенаправленным, когда бактерия стремится попасть в наиболее выгодные для нее условия. При адаптивном перемещении вращение базального мотора контролируется сенсорными системами.

По количеству и расположению жгутиков на клетке бактерии выделяют четыре морфологических типа микроорганизмов:

  • монотрихи – имеют единственный жгутик;
  • лофотрихи – характеризуются жгутиковым пучком на одном из клеточных полюсов;
  • амфитрихи – имеют один или несколько жгутиков на обоих концах клетки;
  • перитрихи – покрыты множеством жгутиков со всех сторон.

Тип жгутикования может быть как видовым признаком, так и результатом изменения условий культивирования или стадии жизненного цикла бактерии.

Жгутик архей во многом похож на бактериальный, однако имеет ряд отличий в ультраструктуре и механизме движения. Так, филамент у архей тоньше, построен из другого типа флагеллина, полый каналец в нити отсутствует. Длина крюка непостоянна, базальное тело имеет совсем другое строение и функционирует, скорее всего, на основе энергии АТФ. Археи движутся значительно медленнее бактерий.

Строение и функционирование бактериального жгутика

Жгутик бактерий образован тремя субструктурами: наружной нитью (филаментом), гибким сочленением (крюком) и базальным тельцем, заякоренным в клеточной оболочке. Синтез и сборку этих элементов кодируют около 50 fla-генов. За работу мотора отвечают mot-гены, а за адаптивные реакции – che-гены.

Филамент жгутика – это относительно жесткая белковая спираль, закрученная против часовой стрелки с образованием центрального полого канала диаметром до 3 нм. Такая конструкция способствует формированию спиральной траектории движения нити. По каналу филамента транспортируются молекулы флагеллина (FliC).

Крюк соединяет нить с базальным телом жгутика и состоит из двух типов белка: FlgE и FlgKl. Длина сочленения постоянна и составляет около 50 нм. Из-за изогнутой формы крюка при вращении мотора основание фибриллы описывает круг, благодаря чему возможно спиралевидное движение жгутика.

Базальное тельце закреплено в клеточной стенке и цитоплазматической мембране бактерий. Эта субструктура выполняет не только фиксирующую функцию, но и является мотором жгутика.

Строение и локализация базального тельца зависят от типа клеточной стенки микроорганизма. У грамотрицательных бактерий оно состоит из двух внутренних (M и S) и двух внешних (P и L) колец, нанизанных на соединенный с крюком стержень.

В состав базального тела также входит экспортная система, транспортирующая белковые элементы для сборки жгутика.

Структура базального мотора

В состав M-S-комплекса входят движущиеся структуры, называемые ротором, и переключатель направления вращения, который на более подробных схемах строения обозначают как С-кольцо. Вокруг ротора сосредоточены образованные белками MotAB ионные каналы – статоры. Мотор работает за счет энергии протонного (H+) или натриевого (Na+) градиента.

Расположение кольцевых субъединиц в клеточной оболочке соответствует следующей схеме:

  • “М” – цитоплазматическая мембрана;
  • “S” – периплазматическое пространство или клеточная стенка у Г+-бактерий;
  • “P” – пептидогликановый слой;
  • “L” – наружняя мембрана.

Внешние кольца P и L неподвижны и выполняют поддерживающую функцию. У грамположительных бактерий они отсутствуют.

Жгутик ядерной клетки

Эукариотический жгутик представляет собой цитоплазматический вырост клетки, состоящий из окруженной мембраной внешней части (ундулиподия) и погруженного в цитоплазму базального тела (кинетосомы).

Структурной основой ундулиподия является аксонема, состоящая из системы связанных друг с другом белковых цилиндров – микротрубочек. Их расположение соответствует формуле 9×2+2, – то есть девять периферических дублетов и две одиночные трубочки в центре (синглеты).

Дублеты образованы спаренными цилиндрами А и В, построенными из субъединиц белка тубулина. От каждой А-трубочки в сторону соседней пары отходит динеиновые рукоятки, которые преобразуют энергию АТФ в механическое движение. Дублеты соединены с синглетами радиальными спицами, а друг с другом – нексиновыми связками. Пространство между структурными элементами ундулиподия заполнено цитоплазмой.

[attention type=red]

Структура кинетосомы представлена девятью триплетами микротрубочек (формула 9+0), которые заякоривают жгутик в эукариотической клетке. Синглеты в базальном теле отсутствуют.

[/attention]

Источник: https://FB.ru/article/379692/jgutiki---eto-poverhnostnyie-lokomotornyie-strukturyi-stroenie-jgutikov-prokariot-i-eukariot

Будь здоров
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: