Двигателни органели на клетката
Ресничките са органели, които са тънки, подобни на косми структури на повърхността на еукариотните клетки. Структурата и механизмът на ресничките. Субкултури от бактериални флагели: нишка, кука. Траекторията на Евглена. Механизмът на движение на клетките.
Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
Хоствано на http://www.allbest.ru/
АД "Медицински университет Астана"
Катедра по молекулярна биология и медицинска генетика
"Моторни органели на клетката"
Органелите са постоянни вътреклетъчни структури, които имат специфична структура и изпълняват подходящи функции. Органелите се разделят на две групи: мембранни и немембранни. Мембранните органели са представени в два варианта: двумембранни и едномембранни. Двумембранните компоненти са пластиди, митохондрии и клетъчно ядро. Едномембранните органели включват вакуоларната система - ендоплазмения ретикулум, комплекса на Голджи, лизозоми, вакуоли на растителни и гъбични клетки, пулсиращи вакуоли и др. Немембранните органели включват рибозоми и клетъчен център, които постоянно присъстват в клетката.
Частите на клетката са структури, които не са покрити от двойна мембрана:
2. Клетъчен център (центриоли).
3. Реснички и флагели.
Резюмето ще се съсредоточи върху ресничките и флагелите, тяхната структура и функции и примери.
Ресничките са органели, които са тънки (0,1-0,6 микрона в диаметър) подобни на косми структури на повърхността на еукариотните клетки. Дължината им може да бъде от 3-15 микрона до 2 mm (реснички на гребни плочикенофори). Могат да бъдат подвижни или не: неподвижните реснички действат като рецептори. характерни за ресничките. При много безгръбначни те покриват цялата повърхност на тялото (цилиарни червеи, ларви на кишечнополостни и гъби) или някои от неговите части (например хрилете на полихети и двучерупчести, стъпалото на крака на коремоноги). При ротиферите ротационният апарат се състои от специализирани реснички. Реснички върху клетките на чревния епител имат и много безгръбначни (кишечнополостни, гребневици, турбеларии и др.). При гръбначните (включително хората) клетки с подвижни реснички също съществуват в много органи. При хората дихателните пътища, Евстахиевите тръби, семепроводът, мозъчните вентрикули и гръбначният (централен) канал са облицовани с ресничест епител. Модифицираните реснички служат като апарат за приемане на светлина на фоторецепторите на ретината на окото и апарат за възприемане на миризми на хеморецепторите на обонятелния епител.
Структура. Отвън покрита с мембрана, която е продължение на плазмалемата - цитоплазмената мембрана. Две пълни (състоящи се от 13 протофиламента) микротубули преминават в центъра, девет двойки микротубули се движат по периферията, от които във всяка двойка една е пълна, а втората е непълна (състои се от 11 протофиламента). В основата е базалното тяло (кинетозома), което в напречно сечение има същата структура като половината от центриола, т.е. състои се от девет триплета микротубули.
Работен механизъм. Всяка пълна микротубула от периферни двойки (дублети) има "дръжки" от моторния протеин динеин, прикрепени по цялата й дължина. По време на АТФ хидролиза, динеинови глави "вървят" по микротубула на съседния дублет. Ако микротубулите не бяха закотвени към кинетозомата, това би накарало дублетите да се плъзгат един върху друг.роднина на приятел. Такова плъзгане се наблюдава в експеримента върху реснички, третирани с трипсин (дължината на аксонема се увеличава 9 пъти след добавяне на АТФ). В непокътнат ресничка се получава огъване на дублетите и в резултат на това на цялата ресничка. По правило ресничките удрят в една и съща равнина.
2.Движение на парамеция
Ресничките, разположени на повърхността на тялото в редове, бият назад диагонално отляво надясно; докато парамециумът, движейки се напред, се върти около надлъжната си ос. В същото време силно биене на ресничките на периоралния инфундибулум кара предния край на тялото да се върти около задния край. Ресничките работят в метахронен ритъм и тяхната дейност вероятно се координира от моториума, тяло, свързано чрез неврофани (невронеми) с базалните тела. Paramecia плува със скорост около 1 mm / s, т.е. напредва четири дължини на тялото за секунда. Ресничките могат да работят само в присъствието на Mg2+ йони, а посоката на биене се определя от концентрацията на Ca2+ вътре в клетката. Интересното е, че реакцията на избягване се контролира в парамециума по следния начин: когато ресничестият срещне препятствие, посоката на биенето на ресничката се обръща и след това то възобновява движението си напред. Тази промяна се стимулира от внезапен приток на Ca2+ йони в клетката в резултат на повишена пропускливост за тези йони.
cilium flagellum bacterium euglena
Флагелумът е повърхностна структура, която присъства в много прокариотни и еукариотни клетки и служи за тяхното движение в течна среда или върху повърхността на твърда среда. Камшичетата на прокариотите и еукариотите се различават рязко: бактериалният флагел е с дебелина 10–20 nm и дължина 3–15 μm, той се върти пасивно от двигател, разположен в мембраната;еукариотните камшичета са с дебелина до 200 nm и дължина до 200 микрона; те могат независимо да се огъват по цялата си дължина. Еукариотите често имат и реснички, идентични по структура с флагела, но по-къси (до 10 микрона).
Бактериалните флагели се състоят от три подструктури:
* Филамент (фибрил, пропелер) - куха протеинова нишка с дебелина 10-20 nm и дължина 3-15 микрона, състояща се от флагелин, субединиците на който са подредени в спирала. Вътрешната кухина се използва при синтеза на флагела - възниква в посока от CPM. Флагелиновите субединици се транспортират през кухината до текущо събраното място.
* Кука - по-дебела от нишката (20-45 nm), образуване на протеин (не флагелин).
* Базално тяло (трансмембранен двигател).
Базалното тяло е система от пръстени, разположени в цитоплазмената мембрана (CPM) и клетъчната стена на бактериите. Два вътрешни пръстена - М и S-пръстени - са основни елементи, като М-пръстенът е разположен в CPM, а S - в периплазмата на грам-отрицателния и пептидогликановия слой на грам-положителните бактерии. Още два пръстена - P и L - има само в грам-отрицателните бактерии, те се намират в пептидогликановия слой и съответно външната мембрана са неподвижни и само направляват пръта на ротора на двигателя. Около MS-пръстена има статори - протеинови комплекси MotA4/MotB4, които са протонен канал (могат да бъдат от 8 до 16). Точният механизъм на базалното тяло не е известен. Повечето изследователи смятат, че навлизането на протон от периплазмата или външната среда в комплекса MotA4/MotB4 причинява конформационни промени в протеините, поради електростатично взаимодействие или директен контакт, тази промяна води до въртене на MS пръстена, а по-нататъшното му движение връща първоначалнияконформация към комплекса и избутва протон в цитозола. При Escherichia coli едно завъртане на флагела изисква движението на около 1000 протона. Доказано е, че флагелумът може да работи дори в празни клетъчни мембрани, при условие че външното pH е по-ниско от вътрешното.
По този начин базалното тяло преобразува химическата енергия в работа, въртяща се поради градиента на концентрация на протони или, в редки случаи, натриеви йони (някои морски бактерии от рода Vibrio, алкалофилни Bacillus, Acetobacterium woodii), това въртене се извършва със скорост до 100 rpm и посоката му може да се промени за по-малко от 0,1 секунди. Механизмът на движение на клетките. Въртенето на двигателя предизвиква пасивно въртене на нишката. По-масивна клетка започва да се върти приблизително със скорост 1/3 от скоростта на флагела и в обратна посока, а също така придобива транслационно движение. По-голямата част от бактериите, надарени с камшик, са пръчковидни. От хидродинамичните изчисления следва, че за най-ефективно движение съотношението на дължината на клетката към ширината трябва да бъде 3,7. Движението на коките е изключително неефективно, така че те най-често са неподвижни. При редица бактерии моторът и флагелумът могат да се въртят само в една посока, преориентацията настъпва, когато спре поради брауновото движение. Когато се движат, перитрихичните бактерии събират всичките си флагели (всеки от които се върти обратно на часовниковата стрелка) в един сноп. За да извършат салто, те или променят посоката на въртене, или променят скоростта му, поради което лъчът се разпада. При полярно разположение на камшичетата един от тях може да служи както като тласкащо, така и като теглещо устройство, в зависимост от посоката на въртене.
Скоростите на движение на бактериите варират от 20 µm/s при някои Bacillus до 200 µm/s при Vibrio. Камшичетаеукариоти. Еукариотните флагели са с дебелина до 200 nm и дължина до 200 µm. Те са заобиколени от издатини на цитоплазмената мембрана и съдържат 9 чифта микротубули, подредени около две нечифтни микротубули (структура 9+2). Тези микротубули се плъзгат една спрямо друга, използвайки енергията на АТФ, така че огъването на еукариотния флагел може да се случи във всяка част от него.
4.Движение на Euglena
Двигателният жгутик е разположен в предния край на тялото и дърпа животното напред. Вълните на движение се генерират в самия камшик и докато тези вълни се движат от основата на флагела до неговия край, скоростта и амплитудата им се увеличават. Работата на флагела кара тялото на еуглената да се върти около оста си със скорост около един оборот в секунда и в същото време осигурява движение напред във водата по спирала. За 1 секунда еуглената може да се движи с половин милиметър, което е четири пъти дължината на тялото й. С помощта на контрактилни мионеми, които се простират през цялата клетка, Euglena може да променя формата на тялото си и в същото време посоката на движението си. Това движение се нарича евгленоид.
Ресничките и флагелите са идентични по структура, но камшичетата са по-дълги от ресничките. И двата органела са израстъци на клетки. Те се движат или еднопосочно (биене на ресничките) или на вълни (флагеларни движения). Структурата и принципът на действие на камшичетата и ресничките са абсолютно еднакви. Разликите между тях са само в количеството: обикновено има един или няколко флагела на клетка и до няколко хиляди реснички. Камшичетата и ресничките са подвижни цитоплазмени процеси, които служат или за движение на целия организъм (при бактерии, водорасли, гъби, цилиарни червеи и др.), или за репродуктивни клетки (изогамети, сперматозоиди, зооспори),или за транспортиране на частици и течности (например реснички в ресничести клетки на носната и трахеалната лигавица, яйцепроводи и др.)
Списък с референции
1. Основи на микробиологията. М., "Медицина", 1992 г.
2. Н. Грийн, У. Стаут, Д. Тейлър – Биология.
3. П.Б. Хофман-Кадошников, Д.Ф. Петров - Биология с обща генетика.
4. Джералд М. Фулър, Денис Шийлдс – Молекулярна биология на клетката.