Flagellum (ostor): sejtszervecske — szerkezete, működése és szerepe
Flagellum (ostor): részletes, érthető áttekintés a sejtszervecske szerkezetéről, mikrotubulusokról, mozgásmechanizmusról és biológiai szerepéről.
Flagellum (többes számban: flagella) egy hosszú, ostorszerű nyúlvány, amely sok egysejtű és néhány többsejtű szervezet mozgását és környezetérzékelését szolgálja. Eukariótákban a flagellum többnyire Mikrotubulusokból épül fel, és gyakran az egészséges sejtet körülvevő sejtmembrán folytatásaként jelenik meg. A flagellák segítik a sejtek és organizmusok ostorszerű mozgását; az eukarióta flagellum általában hullámszerű, "S" alakú mozgást végez.
Szerkezet
A tipikus eukarióta flagellum belső vázát az ún. axonéma alkotja: ez rendszerint a "9+2" elrendezés — kilenc pár körkörösen elhelyezkedő mikrotubulus-duett és középen két singuláris mikrotubulus. Az axonémában találhatók a motorfehérjék, elsősorban a dynein-karnyújtások, amelyek ATP-függő módon mozgatják egymáson a mikrotubulusokat, létrehozva a hajlítást és így a csapkodó vagy hullámos mozgást. A flagellum gyökerénél (bazális test, kinetoszóma) található szerkezet rögzíti és indítja a mozgást.
Működés és mozgásmechanizmus
A mozgást a mikrotubulusok egymáson való elcsúsztatásából eredő hajlítás hozza létre, amit a dynein ATPáz-aktivitása hajt. A csapó vagy hullámos mozgás lehet folyamatos hullám (pl. spermiumok), illetve ütemes csapás (pl. egyes ciliáris mozgások). A flagellum nemcsak hajtóerőt ad, hanem szerepet játszhat kémiai és fényingerre adott iránytartásban (chemotaxis, phototaxis), valamint a környezeti jelek érzékelésében.
Flagellák és csillók (cilia) — hasonlóságok és különbségek
A flagellák szerkezetileg nagyon hasonlítanak a kisebb Ciliákkal — ezért egyes szerzők azt javasolták, hogy a bármelyiket hordozó protistákat az Undulipodia törzsbe sorolják. A fő különbség általában a méretben és a működési mintázatban van: a flagellumok hosszabbak és ritkábban fordulnak elő egy-egy sejten (gyakran egy vagy néhány), míg a csillók rövidebbek és sokszorosan jelennek meg, erősen koordinált, sorozatos csapásokkal működnek. A korábbi javaslatok között szerepelt, hogy a Ciliatákat külön csoportba sorolják, de a rendszertan ma is alakulóban van.
Prokarióta flagellumok és különbségek
Fontos megkülönböztetni az eukarióta flagellumot a prokarióták (baktériumok és archaeák) ostorszerű képleteitől. A bakteriális flagellum például nem mikrotubulusokból áll: fehérjéből (flagellin) épül fel, és egy forgó motorhoz kapcsolódik, amely a sejtfalhoz és a membránhoz rögzülve forgásos mozgást hoz létre. Az archaeális ostorok is szerkezetükben és összetételükben eltérnek mind a bakteriális, mind az eukarióta típusoktól.
Evolúció és eredet
A sejtorganellák közül a mitokondriumok és a plasztidok eredetét ma már széles körben az endoszimbiózis elmélete magyarázza: ezek valószínűleg egykor szabadon élő prokariótákból (például baktériumokból vagy archaea) alakultak ki, amelyek beolvadva együttműködnek az eukarióta sejttel. A flagellumok és csillók eredete azonban más természetű: ezek inkább a sejten belüli citoszkeletális elemekből és motorfehérjék evolúciójából alakultak ki, nem pedig közvetlen endoszimbionta eredetű organellumokként.
Előfordulás, funkciók és orvosi jelentőség
A flagellumok elterjedtek az egysejtű eukarióták (pl. Euglena, Chlamydomonas) között, és sok többsejtű élőlénynek is van flagellummal rendelkező sejtje (pl. az emberi spermium). Funkcióik közé tartozik a mozgás, táplálékfelvételt segítő áramlások keltése, valamint környezeti jelátvitel. A cilia/flagella hibái emberben (pl. primer ciliáris diszkinézia, Kartagener-szindróma) meddőséghez, légúti tisztítómechanizmusok zavarához és más tünetekhez vezethetnek.
Összefoglalva: a flagellum egy sokoldalú sejtalkotó, amelyben a mikrotubulus-alapú szerkezet és a motorfehérjék együttműködése hozza létre a hajtóerőt és az érzékelést, miközben szerkezete és eredete jelentősen különbözik a prokarióta ostoroktól és más sejtszervecskéktől.
A flagellum és a csillók verési mintázatának különbsége. A flagellum a bal oldali, a csillók a jobb oldali.
Típusok
A flagelláknak eddig három típusát különböztették meg: bakteriális, archeális és eukarióta flagellákat. A három típus közötti főbb különbségeket az alábbiakban foglaljuk össze:
- A bakteriális flagellák spirális fonalak, amelyek csavarok módjára forognak. Ezek biztosítják a baktériumok mozgékonyságának két fajtáját.
- Az archeális flagellák felületesen hasonlítanak a bakteriális flagellákhoz, de sok részletükben különböznek, és nem homológnak tekinthetők.
- Az eukarióta flagellák - az állati, növényi és protista sejtek flagellái - összetett sejtnyúlványok, amelyek előre-hátra csapkodnak. Az eukarióta flagellákat az eukarióta mozgócsillókkal együtt undulipodiáknak nevezik, hogy hangsúlyozzák a sejtműködésben vagy a mozgásban betöltött jellegzetes hullámos függelék szerepét. A primercsillók immotilisek, és nem undulipodiák; szerkezetileg eltérő9+0 axonémával rendelkeznek, nem pedig a flagellák és a mozgékony csillók undulipodiáiban egyaránt megtalálható 9+2 axonémával.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a flagellum?
V: A flagellum egy hosszú, ostorszerű szerkezet, amely egyes egysejtűek mozgását segíti.
K: Milyen összetételű a flagellum?
V: A flagellum mikrotubulusokból áll.
K: Hogyan segíti a flagellum a sejtek és szervezetek mozgását?
V: A flagellum segít a sejtek és szervezetek ostorszerű mozgásában.
K: Milyen mozgást végez az eukarióták flagelluma?
V: Az eukarióták flagelluma általában "S" alakú mozgást végez, és sejtmembrán veszi körül.
K: Mik azok a csillók?
V: A csillók olyan sejtorganellumok, amelyek szerkezetileg szinte azonosak a flagellákkal.
K: Mi az a Protista?
V: A Protista a különböző egysejtű formák gyűjteménye, és egyelőre hasznos kifejezés.
K: Mi az eredete az olyan sejtorganelláknak, mint a csillók és a mitokondriumok az eukariótákban?
V: Ezen organellumok mindegyike vagy többsége egykor önálló prokariótákból (baktériumokból vagy archaea) származik, és az eukarióta sejt "mikroorganizmusok közössége", amelyek "érdekházasságban" működnek együtt.
Keres