Organele de mișcare: funcții și structură, caracteristici ale mișcării protozoarelor. Flageli bacterieni, funcție, localizare

Cilii și flagelii conțin o structură foarte ordonată numită axonem

Axonemul constă din nouă dublete exterioare de microtubuli care înconjoară o pereche de microtubuli centrali

Spițele radiale sunt un complex de mai multe polipeptide care conectează fiecare dublet exterior de centrul axonemului.

Dineinele se leagă de fiecare dublet exterior, iar domeniile lor motorii se extind la dubletele exterioare adiacente.

Dineina deplasează dubletele exterioare unul față de celălalt; conexiunile structurale dintre alte dublete traduc alunecarea în înclinarea axonemelor

Kinezinele sunt implicate în asamblarea flagelar prin transportul proteinelor axonemului la capătul distal al flagelului.

Cilia primară fixă ​​este implicată în procesele senzoriale

Împreună cu transportul încărcăturii în interiorul celulelor, microtubulii sunt, de asemenea, implicați în mișcarea celulelor în mediu. Această mișcare este efectuată folosind geneŞi flageli, proeminențe lungi și subțiri care se extind ca firele de păr pe suprafața multor celule. Fiecare astfel de organele constă dintr-un mănunchi lung de microtubuli, înconjurat de o excrescență a membranei plasmatice. Interacțiunea dintre microtubuli determină îndoirea structurii, ceea ce este posibil în direcții diferite. Ca urmare a acestor mișcări, fluidul se poate deplasa de-a lungul suprafeței celulelor, așa cum se arată în figura de mai jos. Pentru un grup de celule nemotile, cum ar fi celulele epiteliale, acest lucru permite fluidului și diferitelor obiecte să se deplaseze de-a lungul suprafeței țesutului. În cazul celulelor izolate, neatașate, ele însele se mișcă în lichid (adică, plutesc). Cilii și flagelii sunt prezenți în multe organisme unicelulare, cum ar fi Paramecium și Chlamydomonas (alge verzi), și se găsesc și pe spermatozoizi la majoritatea eucariotelor. La mamifere, cilii acoperă regiunile apicale ale unor celule epiteliale și efectuează mișcări sincrone. În acest caz, apar valuri de mișcare ale cililor care trec de-a lungul suprafeței țesutului. În trahee, această mișcare este folosită pentru a îndepărta mucusul și resturile din căile respiratorii; in oviduct asigura transportul oului de la ovar la uter, iar in creier creeaza circulatia lichidului cefalorahidian.

CiliaŞi flageli Au aceeași structură și mecanism de mobilitate, dar diferă în anumite privințe. Cele mai semnificative diferențe se referă la lungime, numărul lor în celulă și natura mișcării. Cilii sunt mai scunzi (10-15 microni) și numărul lor pe celulă ajunge la 100 sau mai mult. Fiecare cilio generează forță prin îndoirea la bază. Partea exterioară a ciliului rămâne rigidă, iar îndoirea de la bază o mișcă într-o mișcare care amintește de o lovitură de vâslă în apă. După aceasta, are loc o balansare de recuperare, în timpul căreia îndoirea ciliului se extinde de la bază până la capăt, pregătind ciliul pentru următorul ciclu de mișcare. Figura de mai jos arată mișcarea unei gene Pentru a urmări etapele individuale ale mișcării, pentru înregistrare a fost folosită înregistrarea video cu încetinitorul. Mișcarea genelor este atât de intensă (multe înclinări pe secundă) încât la fotografierea în modul normal pare neclar.

De obicei, mai lungă (10-200 µm) decât cilii și, de obicei, celula conține doar unul sau doi flageli. De asemenea, generează forță de îndoire; în acest caz, așa cum se arată în figura de mai jos, o undă în formă de S se propagă de la bază până la vârful flagelului. Cilii și flagelii se caracterizează printr-un mecanism comun de mișcare, care se bazează pe îndoirea structurii. Diferite căi de propagare a îndoirii de-a lungul organelelor dau naștere la diferite forme de undă generate de cili și flageli. Deoarece cele două tipuri de organite sunt variații pe aceeași temă, vom lua în considerare proprietățile lor generale și vom folosi termenul de flagel pentru a descrie structura și motilitatea ambelor organite, cu excepția cazului în care se menționează în mod specific că sunt cili.

La separare flageli din celulă continua sa bata. Acest lucru sugerează că este furnizat de organele în sine. După îndepărtarea membranei plasmatice, flagelii izolați continuă să bată, cu condiția să păstreze o cantitate de ATP. Aceste date indică faptul că mișcările sunt asigurate de conținutul de proteine ​​al flagelului și de energia hidrolizei ATP.

Proteine ​​interne componenta flagelului este o structură ordonată constând din cel puțin 250 de polipeptide diferite. Această structură se numește axonem. Structura axonemului flagelar este aceeași pentru organisme la fel de diverse precum protozoarele unicelulare Chlamydomonas și oameni.

Alga unicelulară Chlamydomonas reinhardtii în microscoape cu lumină și fluorescență.
Doi flageli mari sunt vizibili în partea de sus a celulei.
Într-un microscop cu fluorescență, microtubulii au roșu fluorescent; arătând că flagelii sunt alcătuiţi din .
Celulele Chlamydomonas sunt capabile să se deplaseze în apă datorită bătăii flagelilor.

Structura axonemelor prezentat în figura de mai jos. Cel mai remarcabil element al structurii, observabil mai ales într-o secțiune transversală, sunt dubletele microtubulilor organizate distinct, situate de-a lungul întregului axonem. Nouă „microtubuli dubli” neobișnuiți sunt aranjați într-un cerc. Fiecare pereche constă dintr-un microtubul obișnuit care conține 13 protofilamente (așa-numitul tub A) și un microtubul incomplet (tubul B). Acest microtubul este format din 10-11 protofilamente și este asociat cu peretele A al tubului. În centrul inelului format din dublete de microtubuli se află doi microtubuli obișnuiți care conțin 13 protofilamente („perechea centrală”). Acest aranjament de microtubuli în axonem este abreviat ca „9+2”. Toți microtubulii au aceeași polaritate, capetele lor plus sunt îndreptate spre vârful flagelului, iar capetele lor minus sunt îndreptate spre baza acestuia. Diverse proteine ​​se leagă de microtubuli și au un efect stabilizator asupra acestora.

ÎN microtubuli axonemic interconectate prin multe tipuri diferite de conexiuni. Proteinele care formează aceste conexiuni sunt necesare pentru a organiza microtubulii într-un singur sistem coordonat capabil să miște și să coordoneze aceste mișcări pentru a le conferi un caracter de undă. Dubletele adiacente de microtubuli sunt conectate între ele de-a lungul periferiei axonemului printr-o proteină numită nexină. Dubletele de microtubuli sunt, de asemenea, conectate la microtubuli localizați în centru folosind complexe polipeptidice care se formează ca niște spițe cu capete vizibile. Aceste structuri au o structură complexă: spițele și capetele lor conțin 17 polipeptide diferite. Capetele sunt situate în jurul cochiliei interioare, o structură care înconjoară cei doi microtubuli centrali. Forța din axonem este generată de dineinele axonemale (numite și dineine „ciliate” sau „flagelare”). Aceste proteine ​​conectează dubletele adiacente de microtubuli; domeniul cozii se leagă de tubul A într-un dublet, iar domeniul capului de tubul B al următorului dublet. Diversele conexiuni formate de nexină, spițe și dineine sunt situate la intervale regulate pe toată lungimea axonemului, dar sunt caracterizate prin periodicități diferite. Prin urmare, toate cele trei componente sunt greu de observat la un microscop electronic în preparate care sunt secțiuni transversale ale axonemelor. Cu toate acestea, când puteți vedea toate cele trei elemente structurale, ele seamănă cu o roată cu spițe masive și un butuc.

Structura și aspectul dineineîn restul axonemelor apar complexe. Axonemul conține mai mult de o formă de dineină, fiecare dintre acestea fiind destul de mare și constă dintr-un număr mai mare de polipeptide diferite în comparație cu dineina găsită în citoplasmă. Formele diferite conțin unul, două sau trei domenii motorii și sunt situate în locații diferite pe axonem. Dubletele microtubulilor adiacente sunt legate prin două seturi de molecule de dineină numite mânere interioare și exterioare. Mânerele exterioare conțin doar dineine cu două sau trei capete, în timp ce proteinele cu unul sau două capete se găsesc în mânerele interioare.

Cum fac toate aceste conexiuni asigură motilitatea flageluluiși setați modelul de ritm corespunzător? Principala întrebare este cum funcționează dineinele în această structură, deoarece sunt motoare și trebuie să inițieze mișcarea. Pentru a elucida rolul dineinei în medierea motilității, este necesară separarea flagelilor de celule și îndepărtarea membranei axonemului. Axonemele sunt apoi tratate pe scurt cu protează pentru a perturba conexiunile nexinei dintre dubletele microtubulilor exterioare. Dacă se adaugă apoi ATP la preparatul de axonem, microtubulii se mișcă unul față de celălalt. Acest efect este cauzat de dineine, ale căror cozi sunt asociate cu un dublet de microtubuli, generând o forță în direcția de la capătul plus spre minus al perechii adiacente. Într-un axonem intact, dineina nu poate mișca dubletele exterioare deoarece sunt conectate între ele prin nexină. Prin urmare, forța generată de dineină face ca flagelul să se îndoaie.

CiliaŞi flageli genereaza bataie datorita propagarii miscarii de flexie de-a lungul axonemului. Îndoirea începe la baza ciliului sau a flagelului și se extinde spre capătul distal. Îndoirea are loc deoarece dineina este activă numai într-o regiune mică a axonemului. Pentru a media îndoirea, dineinele sunt activate secvenţial atât de-a lungul lungimii, cât şi de-a lungul periferiei axonemului. Activitatea dineinelor este controlată de microtubuli centrali și spițe; flagelii celulelor mutante cărora le lipsesc aceste structuri nu sunt capabili să bată. La unele organisme, microtubulii centrali se rotesc rapid, moment în care pot transmite semnale spițelor, care la rândul lor activează dineina. Microtubulii centrali și spițele conțin mai multe kinaze și fosfataze. Se presupune că rotația tubilor centrali declanșează un sistem local de transducție a semnalului care activează dineinele. Prin activarea locală rapidă și inactivarea izoformelor specifice de dineină, axonemele generează mișcări și reglează forța și frecvența bătăilor.

La baza flagel există o structură numită corp bazal. Aceste structuri au aceeași structură ca și centriolii. Fiecare corp bazal este un cilindru format din 9 tripleți de microtubuli, fiecare dintre care constă fie din 13 (tubul A) fie 11 protofilamente (tubuli B și C). Tubulii A și B servesc ca șabloane pentru asamblarea celor 9 dublete exterioare ale microtubulilor axonemului. Corpul bazal rămâne asociat cu baza axonemului și servește la atașarea acestuia din urmă de corpul celular.

Cum flagelul este asamblat, poate fi aflat prin îndepărtarea lui de pe suprafața celulei și monitorizarea formării unuia nou. Flagelul se regenerează în mai puțin de o oră și în timpul acestui proces funcționează (adică bătăi). Creșterea unui nou flagel are loc la capetele plus ale microtubulilor axonemului situate în porțiunile distale ale fiecărui flagel. Asamblarea flagelară necesită ca componentele necesare ale axonemului să fie transportate la capetele structurilor și asamblate în axoneme pe măsură ce cresc. Transportul are loc în complexe mari de proteine ​​care se deplasează spre vârful flagelului de-a lungul suprafeței exterioare a axonemului, situat direct sub membrana plasmatică. Această mișcare se numește transport intraflagelar (IFT) și este efectuată cu participarea kinezinei. Complexele de proteine ​​se pot deplasa, de asemenea, de la vârful flagelului la baza acestuia (la capetele minus ale microtubulilor), dar semnificația funcțională a acestei direcții de transport este necunoscută. IFT către corpul celular apare din cauza dineinei citoplasmatice.

Deşi majoritatea cililor sunt formațiuni mobile, există forme ale acestor structuri care nu au mobilitate și joacă un rol deosebit în celule. Cilii primari sunt organite nemotile care se găsesc în aproape toate celulele vertebratelor, cu excepția celulelor sanguine. Spre deosebire de cilii mobili, celulele au de obicei un singur cilio imobil. Figura de mai jos prezintă cel mai tipic exemplu. Axonemul ciliar primar nu conține microtubuli centrali și, prin urmare, structura sa este adesea denumită „9+0”. Din exterior, majoritatea cililor primari arată ca cilii obișnuiți. Ele încep la suprafața celulelor și arată ca niște fire de păr scurte. Cu toate acestea, în unele tipuri de celule foarte diferențiate, porțiunea distală a ciliului primar este foarte alungită și transformată într-un domeniu special, a cărui dimensiune este comparabilă cu dimensiunea celulei în sine. Acest lucru, de exemplu, se întâmplă în celulele cu bastonașe și conuri, care conțin fotoreceptori implicați în percepția luminii de către retină. La tije, vârfurile cililor sunt alungite și formează un domeniu mare numit segment exterior, care conține stive de discuri membranare umplute cu proteina fotoreceptoare, rodopsina. Figura de mai jos prezintă un exemplu corespunzător. Baza ciliului primar conectează segmentul exterior de restul celulei, axonemul proiectându-se doar puțin în zona în care începe segmentul exterior. Datorită transportului de tip IFT, veziculele membranare care conțin rodopsina se deplasează din corpul celular în segmentul exterior, iar acest lucru este probabil necesar pentru formarea și funcționarea acestuia.

Utilizare segmentul exterior al tijei deoarece un senzor de lumină poate ilustra apariția pe scară largă a acestei capacități printre cilii primari. Este posibil ca o astfel de funcție a cililor primari abia să înceapă să fie explorată. Alte tipuri de celule conțin cili primari mai primitivi, în care pot fi localizați diferite tipuri de receptori. Localizarea receptorilor în cilii primari îi poate transforma într-un fel de antenă care poate detecta schimbările din mediu și poate transmite aceste informații celulei.

Unele sunt rare bolile umane sunt asociate cu mutații, în urma cărora cilii și flagelii își pierd mobilitatea. Pacienții care moștenesc aceste mutații suferă de obicei de infecții respiratorii cronice, deoarece flagelii imobili nu sunt capabili să curețe mucusul și agenții patogeni și iritantii prinși din căile respiratorii. Bărbații bolnavi se dovedesc adesea a fi infertili, deoarece sperma lor este lipsită de motilitate. Sindromul Kartagener este una dintre bolile binecunoscute asociate cu imobilitatea cililor și flagelilor. Alături de infecțiile respiratorii și infertilitate, jumătate dintre pacienți au un aranjament pervertit al organelor interne, în care asimetria lor normală din partea stângă se modifică. Se presupune că într-una dintre etapele dezvoltării timpurii, înainte de formarea organelor interne, ca urmare a bătăii flagelului, se creează circulația mediului lichid în embrion și apare un gradient de substanțe secretate care promovează morfogeneza. , care determină asimetria din stânga. În absența unui gradient morfogen, organele ocupă o poziție aleatorie în stânga și în dreapta. Șoarecii cu mutații ale dineinelor flagelare sau motoarele responsabile pentru IFT prezintă, de asemenea, un aranjament distorsionat al organelor interne. Acest lucru sugerează că mutațiile care afectează motilitatea sau formarea flagelară pot duce la defecte de dezvoltare.

Bacteriile sunt o formă de organisme care au apărut pe pământ la originile planetei.

Multă vreme, bacteriile au fost nu numai primii, ci și singurii locuitori ai pământului. Corpul bacilului este unicelular, nu are un nucleu precis și este totul vag, bacteriile sunt printre cele mai simple organisme unicelulare, de-a lungul timpului, multe alte substanțe au început să locuiască pe pământ, dar structura microbului rămâne încă cea mai elementară. .

După structura lor, sunt: ​​în formă de tijă, sferice, întortocheate și în formă de spirală. Microbii cu o structură corporală cu două celule sunt rar întâlniți.

Proliferarea microorganismelor are loc extrem de rapid, se pot forma peste 100 de mii de bacterii în 3 ore.

Reproducerea are loc prin împărțirea celulei în 2 părți, apoi corpul dobândește instantaneu o membrană și astfel noul corp este gata. Microbii folosesc un mediu favorabil pentru a se reproduce, dar cerințele lor pentru aceasta nu sunt atât de mari. Pentru a diversifica mediul de reproducere, bacteriile pot fi transportate pe intreaga planeta de vant sau apa sunt foarte usoare si pot fi duse foarte usor.

Dacă este necesar, bacteriile pot forma compactări prin gruparea organismelor dacă doresc să organizeze un fel de obstacol sau să încerce să rămână aglomerate. Microbii sunt împărțiți în grupuri în funcție de anumite diferențe.

Acest tip de bacterii, numite saprofite, se hrănește cu rămășițele animalelor și plantelor moarte și tocmai cu ajutorul lor are loc procesul de degradare.

Unele bacterii sunt capabile să crească și să se înmulțească numai în condițiile unei învelișuri de oxigen, fără ele mor, iar unele specii se pot descurca absolut fără oxigen, în timp ce altele nu fac nicio diferență în ce habitat există, se adaptează la oricare dintre ele. ei.

Trebuie remarcat faptul că bacteriile anaerobe sunt direct implicate în descompunerea proteinelor și grăsimilor plantelor și animalelor moarte. Datorită lor, are loc procesul de degradare și se răspândește un miros neplăcut.

Mulți oameni consideră acest lucru neplăcut și greu de tolerat, deși trebuie amintit că datorită acestor bacterii au loc circulația și schimbul în natură, celulele moarte se divid și dispar.

Ei au creat un mediu favorabil pentru dezvoltarea ulterioară a vieții, au organizat straturi de poștă și turbă, au creat și mențin ciclul substanțelor și, de asemenea, echilibrează raportul ideal de dioxid de carbon și oxigen din atmosfera pământului.

Fără îndoială, unii microbi agravează procesele bolii și introduc și mai multe infecții, dar alții sunt implicați în procesul de digestie și nu se știe cum ar funcționa corpul uman fără participarea microorganismelor intestinale.

Structura și nutriția bacteriilor

Nu degeaba bacteriile sunt numite protozoare, structura lor unicelulară este într-adevăr foarte laconică. Corpul este format dintr-un nucleu interior, unde au loc toate procesele biochimice și plasma, care îndeplinește o funcție de protecție și rezistă la deteriorare și, de asemenea, participă la obținerea nutrienților, trecându-le prin el însuși, iar produsele procesate și gazele ies cu ușurință.

În anumite condiții și habitat, o celulă se poate produce și înconjura cu protecție specială - plasmă. Ele nu înconjoară întotdeauna celula, ci doar atunci când este necesar, pentru ca celula să nu se usuce.

Partea principală a celulei este umplută cu un lichid gros - aceasta este citoplasma.

Este aranjat în straturi și toți nutrienții își găsesc un loc în interiorul acestuia. Nucleul, ca și în organismele celulare animale, este absent, dar acest lucru nu schimbă funcțiile. În chiar centrul celulei se află o substanță înzestrată cu informații ereditare și direct implicată în reproducerea bacteriilor.

Bacteriile se hrănesc și cu organisme complet diferite, fiecare bacil este conceput pentru a procesa anumite substanțe. Unii se hrănesc cu celule moarte și contribuie la procesarea lor, în timp ce alții, dimpotrivă, le mănâncă pe cele vii, ceea ce dăunează foarte mult corpurilor vii.

Microbii care trăiesc pe plante le fac viața mult mai ușoară prin prelucrarea rădăcinilor și a părții exterioare a structurii, aducând mari beneficii, iar prin procesarea și consumul de dioxid de carbon se stabilește echilibrul în atmosfera planetei.

Mișcarea bacteriilor

Pe lângă mișcarea haotică prin apă și vânt, bacteriile însele au dreptul de a alege unde să se miște.

Întrebare: Cum se mișcă bacteriile?

Locația flagelilor din jur în bacterii face posibilă mișcarea organismelor de-a lungul suprafeței. O masă de bacterii cu numeroși flageli are capacitatea de a se mișca în apă și pe uscat, determinând unde și în ce scop vor merge bacteriile.

Cel mai adesea, flagelii bacterieni sunt filamente subțiri care pornesc de la membrana corpului bacterian. Unele flagelate sunt echipate cu un mijloc de transport mult mai mare decât organismul în sine, ceea ce face posibilă deplasarea mai bună și mai rapidă de-a lungul suprafeței și împingerea într-un mediu nu deosebit de favorabil sau într-o masă care are un fond bacterian saturat.

Caracteristica de mișcare este asemănătoare cu rotația unei elice, adică la o anumită viteză bacilii se rotesc și astfel apare mișcarea.

Locația flagelilor și numărul lor pot fi caracterizate prin habitatul lor: apă sau pământ. Microorganismele care au flageli pe întreaga suprafață a corpului se numesc peritric.

Fiecare bacil are o lungime și o grosime diferită a flagelului, dar este întotdeauna gol din interior. Următorul tip de monotrich, prefixul mono vorbește de la sine și înseamnă că organismul are doar 1 flagel. E mult mai greu să te miști cu el.

Microorganismele complexe au flageli sub formă de microtubuli. Acesta este un pas evolutiv, iar astfel de bacterii sunt o clasă mai înaltă în structura corpului lor, iar mișcarea lor este mult mai rapidă și mai ușoară.

Astfel, mișcarea bacteriilor are loc prin rotație sau împingere într-un mediu compactat. Fiecare microb este adaptat la diferite condiții de viață și habitate. Oamenii de știință au efectuat multe analize și au ajuns la concluzia că mișcarea microbilor este semnificativă din punct de vedere intelectual și mișcarea lor are loc într-o direcție deliberată.

Scopul microbilor în natură este multifațet, ei au fost creați mult mai devreme de întreaga evoluție umană și prezența lor pe planetă este înzestrată cu sens, unii dintre ei dăunează organismelor vii, dar majoritatea oferă asistență și sprijin extraordinar în existența planeta și întreaga atmosferă.

Cuprins al subiectului „Anatomia unei celule bacteriene. Fiziologia bacteriilor.”:
1. Anatomia unei celule bacteriene. Structurile de suprafață ale bacteriilor. Capsula de bacterii. Organizarea capsulelor. Colorarea capsulelor bacteriene. Compoziția capsulelor. Proprietățile antigenice ale capsulelor.

3. Microvilozități ale bacteriilor. Fimbrie ale bacteriilor. Bacteriile F-pili (sex-pili). Membrana celulară a bacteriilor. Glicocalix.
4. Peretele celular al bacteriilor. Funcțiile peretelui celular. Structura peretelui celular bacterian. Peptidoglican. Sac Murein. Structura peptidoglicanului (mureina)
5. Bacteriile Gram-negative. Peretele celular al bacteriilor gram-negative. Structura peretelui celular al bacteriilor gram-negative.
6. Bacteriile Gram-pozitive. Peretele celular al bacteriilor gram-pozitive. Structura peretelui celular al bacteriilor gram-pozitive. Autolizinele bacteriene. Sferoplaste. Protoplaste.
7. Membrana citoplasmatică (CPM) a bacteriilor. Compoziția membranei citoplasmatice bacteriene. Sisteme de transport. Mezozomi. Spațiul periplasmatic.
8. Citoplasma bacteriilor. Genomul bacterian. Ribozomi bacterieni. Granule bacteriene de rezervă.
9. Fiziologia bacteriilor. Nutriția bacteriilor. Tipul de nutriție al bacteriilor. Holozoare. Holofite. Apă. Importanța apei pentru bacterii.
10. Compuși asimilați de celula bacteriană. Căi de intrare a substanțelor în celula bacteriană. Transfer pasiv. Difuzie.

Prin natura mișcării bacterii mobileîmpărțit în plutitoareŞi alunecare(târându-se). Organul de mișcare al bacteriilor plutitoare - flageli; Mobilitatea bacteriilor de alunecare este asigurată de contracții ondulate ale corpului.

Localizarea flagelilor- o trăsătură caracteristică care are semnificație taxonomică. Variante ale locației flagelilor sunt prezentate în Fig. 4-1. La unele bacterii, flagelii sunt localizați pe întreaga suprafață a peretelui celular (de exemplu, în bacteriile din genul Proteus, astfel de bacterii sunt cunoscute ca). peritric[din greacă peri-, în jur, + trichos, păr]. Unele bacterii sunt echipate cu un singur flagel gros (de exemplu, reprezentanți ai genului Vibrio), sunt cunoscute ca monotrici. Polytrichs- bacterii care au un singur flagel format dintr-un mănunchi de 2-50 flageli. Flagelii polari sunt atașați la unul sau ambele capete ale bacteriei. Flagelii au un aranjament monopolar-politrihial lophotrichs[din greacă lophos, tuft, + trichos, hair], acestea includ, de exemplu, reprezentanți ai genului Pseudomonas. Flagelatia bipolar-politrihiala are amfitrici[din greacă amfi-, bilateral, + trichos, păr] (de exemplu, bacterii din genul Spirillum).

Orez. 4-1. Variante ale locației flagelilor (sus) și mișcărilor bacteriene (jos).

Flagelul- un filament gol, curbat spiralat, format din subunităţi de flagelină. La diferite bacterii, grosimea flagelului variază de la 12 la 18 nm, care nu este mai mult de 1/10 din diametrul flagelului algelor și protozoarelor. Flagelele se disting și prin lungimea și diametrul bobinei. Locul de atașare a flagelului la celula bacteriană are o structură complexă și constă dintr-o structură bazală și așa-numitul „cârlig” (Fig. 4-2). La bacteriile gram-pozitive, structura bazală include o pereche, iar la bacteriile gram-negative, două perechi de inele. Inelele joacă rolul de „disc de antrenare” și „lagăr”. Întreaga structură îndeplinește funcția de convertor chimiomecanic (motor flagelin). În spirochete, un organel special este responsabil de mișcare - un filament axial, format din două rânduri de flageli bacterieni situate longitudinal în interiorul celulei.

Flageli bacterieni efectuează mișcări de translație și rotație, împingând bacteriile prin mediu precum elicea unei nave. De asemenea, pot schimba direcția de rotație și pot trage cușca ca pe o elice. Viteza de mișcare înapoi este de patru ori mai mică decât viteza de mișcare înainte. Unii peritrici se pot deplasa pe suprafața agarului, adică bacteriile plutitoare sunt capabile să se miște pe suprafața mediilor solide. În special, Proteus vulgaris se răspândește pe suprafața agarului, formând o acoperire subțire (care amintește de cea atunci când expiră pe sticlă rece), iar tulpinile nemotile de Proteus nu au această capacitate. Acest fenomen se numește „ fenomen de roire„, iar observarea acesteia a stat la baza unor concepte de serodiagnostic bacterian. Astfel, Ag flagelati se numesc N-Ars [din germană. Hauch, expirație, raid] și Ag ale suprafeței celulei - O-Ar [din germană. FPE Hauch, fără timp de zbor1.

Orez. 4-2. Schema structurii unui flagel bacterian. BS - structura bazala, VM - membrana exterioara, CPM - membrana citoplasmatica, R - rotor, axa O, KO - inel motor flagelar, KR - carlig, C - cilindri conector, H - filament flagelar, W - capac.

Capacitatea bacteriilor de a viza circulaţie determinate genetic. De exemplu, în Escherichia coli, 3% din genom (aproximativ 50 de gene) este implicat în reglarea acestui proces. Aceste gene codifică proteine ​​care formează aparatul locomotor, precum și proteine ​​și enzime implicate în transducția semnalului. Pentru aparatul flagelar caracterizată prin variabilitate periodică. În multe privințe, acest proces este de natură adaptativă și este cel mai pronunțat la microorganismele patogene. În special, unele bacterii au dezvoltat un sistem de variabilitate în caracteristicile antigenice ale flagelilor, permițându-le să evite temporar efectele vizate ale mecanismelor imunitare protectoare.

Diagnosticul de laborator al motilității bacteriene

Motilitatea bacteriilor determinat prin microscopie a preparatelor din „ zdrobit" sau " agăţat» picătură. Capacitatea de deplasare poate fi determinată și după introducerea unei culturi bacteriene prin injectare într-o coloană de agar semi-lichid (speciile mobile cresc pe toată grosimea mediului, speciile imobile prin injectare) sau prin inocularea bacteriilor în condensatul de apă al unui coloană de agar înclinată (speciile mobile înoată de la condensat la suprafața mediului și îl colonizează) sau determină capacitatea bacteriilor de a produce " fenomen de roire».

Există un număr mare de microbi cu flageli. Flagelii bacteriilor sunt trăsăturile lor caracteristice și, conform acestui principiu, sunt combinați în unități taxonomice. Datorită proceselor, aceste organisme sunt capabile să contracteze celula și astfel să se miște.

Aceste elemente structurale ale celulei determină mobilitatea acesteia. Cel mai adesea acestea sunt filamente subțiri care provin din membrana citoplasmatică. Unele tipuri de microbi au un flagel semnificativ mai mare decât celula gazdă în sine.

Procesele sunt capabile să împingă celula printr-un mediu lichid. Structura flagelului este de așa natură încât poate mișca rapid corpul celular și, în același timp, va acoperi distanțe relativ mari. Aceste mișcări sunt efectuate după principiul unei elice. Pentru a se deplasa, microbii folosesc unul sau mai multe procese.

La unii microbi, procesele pot fi un factor suplimentar de patogenitate (patogenitate). Acest lucru poate fi explicat prin faptul că ajută microorganismul patogen să se apropie de celula sănătoasă.

Din ce sunt alcătuiți flagelii?

Aceste părți ale microorganismului sunt fire răsucite în spirală. Au grosimi și lungimi diferite, precum și amplitudini ale bobinei. Unele bacterii cu flageli au mai multe varietăți ale acestor organe.

Aceste elemente celulare constau dintr-o proteină specială – flagelina. Are o greutate moleculară relativ mică. Acest lucru permite ca subunitățile moleculelor să fie dispuse în spirală și astfel să formeze structura unui proces de o anumită lungime.

Pe lângă filament, garoul are un cârlig lângă suprafața celulei, precum și un corp bazal. Cu ajutorul unui astfel de corp, acesta este atașat în siguranță de celulă.

Ce sunt vilozitățile

Vilozitățile se numesc altfel pili. Sunt prezente în diferite organisme. Dispunerea acestor elemente structurale ale celulei bacteriene este diferită. De obicei, aceștia sunt cilindri de natură proteică, având o lungime de până la 1,5 micrometri și un diametru de până la 1 micrometru. Un microorganism poate conține mai multe tipuri de pili.

Funcțiile acestor formațiuni nu au fost încă pe deplin determinate. Se știe că anumite tipuri de microbi au vilozități. Rolul cel mai evident jucat de pili este atașarea de substrat și mișcarea în mediu.

Cele mai multe date au fost colectate pe E. coli, care are pili. Cu toate acestea, există un număr mare de organisme microscopice în care structura vilozităților nu a fost încă pe deplin determinată. În orice caz, pili bacterieni promovează mișcarea eficientă a celulelor.

Care sunt diferențele dintre microorganismele flagelate?

În funcție de numărul și metoda de aranjare, toate organismele microscopice sunt împărțite în următoarele tipuri:

1. Monotrici. Acestea sunt bacterii cu un flagel.
2. Lophotrichs. Aceste celule au un mănunchi de procese la sfârșit.
3. Peritric. Astfel de microbi au multe procese pe întreaga suprafață.
4. Amfitrihia. Aceste microorganisme au un aranjament bilateral sau bipolar al flagelilor.

Flagele procariotelor

În bacteriile procariote, astfel de elemente constau dintr-o singură regiune de subunități flageline. Este posibilă aranjarea pe una sau două fețe a unor astfel de elemente. În mare măsură, astfel de părți ale celulei pot fi determinate de diferențe în ciclul de viață.

Unele bacterii procariote pot avea pili. Numărul acestor elemente structurale permite bacteriei să se miște sau să se atașeze de substrat.

Majoritatea procariotelor au adaptări excelente pentru a se deplasa într-un mediu lichid și, prin urmare, crește supraviețuirea în condiții de mediu nefavorabile.

Flagele eucariote

Flagelele din microorganismele eucariote sunt mult mai groase și au o structură complexă. Spre deosebire de microorganismele procariote, aceste bacterii cu flageli se pot roti independent. Pili din astfel de organisme le oferă capacitatea de a se atașa suplimentar de substrat, precum și de a efectua mișcări complexe.

La unele microorganisme, flagelii au o structură mai complexă - sub formă de microtubuli. Un astfel de tub are fire strânse de molecule de proteine. Ei excelează la deplasarea într-o varietate de medii. Microtubulii au apărut aparent în etapele ulterioare ale evoluției microorganismelor.

Cum se identifică flagelul

În mod convențional, flagelul poate fi determinat prin metode directe și indirecte.

Observarea bacteriilor prin microscop este o detectare directă a acestor elemente. Pentru a le face mai vizibile, se folosesc metode speciale de colorare. Flagelii sunt și mai bine vizibili la microscopul electronic.

Indirect, bacteriile sunt determinate de motilitatea celulară. Acest lucru este cel mai bine detectat folosind preparatul „picătură zdrobită”, atunci când lama este acoperită cu o lamela. Adesea, pentru a face procesele mai vizibile, câmpul vizual este întunecat artificial.

Studiul bacteriilor flagelate și al funcțiilor lor le permite microbiologilor să găsească modalități de combatere a agenților patogeni, precum și domenii pentru aplicarea acestora.

Lucrez ca medic veterinar. Sunt interesat de dansul de sală, sportul și yoga. Prioritizează dezvoltarea personală și stăpânirea practicilor spirituale. Subiecte preferate: medicina veterinara, biologie, constructii, reparatii, calatorii. Tabuuri: drept, politică, tehnologii IT și jocuri pe calculator.

Expresivitate

Precizie

Completitudine

Criteriul utilizat pentru evaluarea raportului de cercetare; în special dacă raportul oferă toate informațiile de care cititorii au nevoie într-o limbă pe care o înțeleg

Criteriul utilizat pentru evaluarea raportului de cercetare; în special în ceea ce privește dacă argumentarea raportului este logică și exactă din punct de vedere informațional.

(raportul poate fi inexact: prelucrare necorespunzătoare a datelor, argumentare ilogică, construcție ineptă a frazelor).

Claritate

Criteriul utilizat pentru evaluarea raportului; în special în ceea ce priveşte dacă frazeologia raportului este corectă.

Aplicați o regulă simplă:

Raportul trebuie să fie strict organizat:

• definiți scopul raportului;
• schița generală a accentelor principale;
• pune accentul într-o ordine logică;
• determina subiectul cercetării.

(eliminați jargonul, folosiți cuvinte scurte, scrieți simplu și natural, evitați definițiile vagi)

Un criteriu folosit pentru a evalua cât de viu și direct este scris un raport.

Structura raportului

1. prima pagină
2. conţinut
3. scurtă prezentare generală
4. introducere
5. parte principală
6. recomandări finale
7. aplicarea

Majoritatea bacteriilor se deplasează folosind flageli. Flagelii pot fi examinați doar cu un microscop electronic. Într-un microscop cu lumină, flagelii individuali nu sunt vizibili fără metode speciale de procesare.

Pe baza locației și a numărului de flageli de pe suprafața celulei, bacteriile sunt împărțite în:

Pe monotrici- au un flagel (de exemplu, bacterii din genurile CaulobacterŞi Vibrio);

. lophotrichs - au un mănunchi de flageli la unul sau ambii poli ai celulei (de exemplu, bacterii ale genurilor Pseudomonas, Cromația);

. amfitrici- au un flagel la ambii poli ai celulei (de exemplu, bacterii din gen Spirillum);

. peritric- un număr mare de flageli localizați pe întreaga suprafață a celulei (de exemplu, bacterii ale speciei E.coli si amabil Erwinia) (Fig. 1).

Flagelii sunt filamente răsucite spiralat constând dintr-o proteină specifică flagelina . Flagelina este construită din subunități cu greutate moleculară relativ mică. Subunitățile sunt dispuse în spirală în jurul unui spațiu liber intern. Compoziția de aminoacizi a flagelinei poate varia între diferitele specii de bacterii.

Monotrich Lophotrich

Amphitrich Peritrich

Figura 1 - Tipuri de flagelare la bacterii

Flagelul este format din trei părți: filament, cârlig și corp bazal (Fig. 2). Cu ajutorul unui corp bazal, care include o tijă centrală și inele, flagelul este ancorat în membrana citoplasmatică și peretele celular. Numărul de inele este diferit la bacteriile gram-negative și gram-pozitive. Bacteriile Gram-negative au patru inele: L, P, S, M. Dintre acestea, L și P sunt perechea exterioară de inele; S și ​​M sunt perechea interioară de inele. Inelul L este ancorat în membrana exterioară, inelul P este ancorat în stratul de peptidoglican al peretelui celular, inelul S este ancorat în spațiul periplasmatic, iar inelul M este ancorat în membrana citoplasmatică. La bacteriile gram-pozitive, corpul bazal este mai simplu. Este format din doar două inele: S și M, adică numai din perechea interioară de inele, care sunt situate în membrana citoplasmatică și peretele celular.

Flagelii bacterieni sunt similari în natură cu elicea unei nave. Dacă o celulă are mulți flageli, atunci când se mișcă, aceștia se adună într-un mănunchi, care formează un fel de elice. Un mănunchi de flageli, care se rotește rapid în sens invers acelor de ceasornic, creează o forță care face ca bacteria să se miște aproape în linie dreaptă. După ce direcția de rotație a flagelilor se schimbă, mănunchiul se desface și celula se oprește în loc de mișcare înainte, începe să se rotească haotic, se schimbă orientarea; În momentul în care toți flagelii bacteriei încep din nou să se rotească sincron în sens invers acelor de ceasornic, formând o elice care împinge bacteria, direcția mișcării sale înainte va diferi de cea inițială. În acest fel, bacteria își poate schimba direcția de mișcare.

Figura 2 - Structura flagelului

Deoarece bacteriile Gram pozitive nu au o pereche exterioară de inele, se crede că numai perechea interioară (inele S și M) este necesară pentru rotația flagelilor. Aceste inele, legate de o tijă rotativă care iese în afară, formează un așa-numit motor electric care asigură mișcarea flagelului (Fig. 2). Proteinele MotB sunt situate la periferia inelului M. Proteinele MotA sunt încorporate în membrana citoplasmatică și sunt adiacente marginilor inelelor M și S. Cuplul apare datorită interacțiunii subunităților proteinei MotB cu subunitățile proteinei MotA. Subunitățile proteinei MotA au două hemicanale de protoni. Aceste semicanale de protoni transportă protoni din spațiul periplasmatic în citoplasma bacteriană (similar cu canalul de protoni al ATP sintazei). Ca rezultat al transferului de protoni prin proteinele MotA și MotB, inelul M se rotește. S-a stabilit că o revoluție completă a inelului M este asociată cu transferul a aproximativ 1000 de protoni prin membrană. Astfel, forța motrice a protonilor care apare în membrana citoplasmatică este utilizată ca sursă de energie pentru rotația flagelilor.

Bacteriile mobile se caracterizează prin Taxiuri , adică o reacție motorie dirijată ca răspuns la un anumit factor. În funcție de natura pe care le disting chimiotaxie, fototaxis, magnetotaxis și viscositaxis.

Chemotaxie- mișcarea bacteriilor în raport cu sursa substanței chimice. Pentru fiecare microorganism, toate substanțele chimice în acest sens pot fi împărțite în două grupe: inerte și inductoare de taxi, sau efectori. Printre efectori se numara: atractanti - substante care atrag bacteriile; repellenții sunt substanțe care resping bacteriile.

Fototaxis- mișcarea către sau departe de o sursă de lumină, caracteristică bacteriilor fototrofe.

Magnetotaxie- capacitatea bacteriilor de a se mișca de-a lungul liniilor de forță ale câmpului magnetic sau magnetului Pământului. Identificat în celulele bacteriene care conțin magnetozomi și distribuit în diverse tipuri de ecosisteme acvatice.

Identificat într-un număr de bacterii vâscositaxis - capacitatea de a răspunde la modificările vâscozității unei soluții și de a se deplasa în direcția creșterii sau scăderii acesteia. Receptorii specifici sunt responsabili pentru sensibilitatea bacteriilor la gradientul de concentrație al anumitor factori. Receptorul răspunde la efector și transmite un anumit tip de semnal către corpul bazal al flagelului.

vilozități (sau fimbrie)

Vilozitățile, sau fimbriile, sunt structuri superficiale care constau din proteina pilină și nu îndeplinesc funcția de mișcare. Sunt mai scunzi și mai subțiri ca mărime decât flagelii. Numărul de fimbrie de pe suprafața celulei variază de la 1-2 până la câteva mii de bacterii atât cocoide, cât și în formă de baston; Există două tipuri de fimbrie: generale și specifice.

Fimbrie de tip generalîndeplinesc funcția de atașare a celulei la suprafața substratului. Nu poate fi exclusă posibilitatea participării lor la intrarea compușilor moleculari mari în citoplasma celulară.

Vilozități specifice- sex pili găsite în așa-numitele celule donatoare, adică în celulele care conțin factorul sexual (F-plasmid) sau alte plasmide specifice donatorului. Dacă o celulă bacteriană conține un factor sexual, atunci pe suprafața lor se sintetizează unul sau doi F-pili sexuali per celulă. Ele arată ca tuburi goale de proteine ​​cu o lungime de 0,5 până la 10 microni. F-pili joacă un rol decisiv în formarea perechilor de conjugare în timpul transferului de material genetic de la o celulă donatoare la o celulă primitoare.