Flagelos: tipos, función y estructura

La movilidad celular es un componente clave para la supervivencia de muchos organismos unicelulares, y también puede ser importante en animales más avanzados. Las células usan flagelos para locomoción para buscar comida y escapar del peligro. Los flagelos en forma de látigo se pueden girar para promover el movimiento a través de un efecto de sacacorchos, o pueden actuar como remos para remar células a través de líquidos.

Los flagelos se encuentran en bacterias y en algunos eucariotas, pero esos dos tipos de flagelos tienen una estructura diferente.

Un flagelo bacteriano ayuda a que las bacterias beneficiosas se muevan a través del organismo y ayuda a que las bacterias causantes de enfermedades se propaguen durante las infecciones. Pueden trasladarse a donde puedan multiplicarse, y pueden evitar algunos de los ataques del sistema inmunológico del organismo. Para los animales avanzados, las células como los espermatozoides se mueven con la ayuda de un flagelo.

En cada caso, el movimiento de los flagelos permite que la célula se mueva en una dirección general.

La estructura de los flagelos de células procarióticas es simple

Los flagelos de procariotas como las bacterias se componen de tres partes:

1. Él filamento del flagelo es un tubo hueco hecho de una proteína flagelar llamada flagelina.
2. En la base del filamento hay un gancho flexible que acopla el filamento a la base y actúa como junta universal.
3. Él cuerpo basal Está formado por un bastón y una serie de anillos que anclan el flagelo a la pared celular y a la membrana plasmática.

El filamento flagelar se crea transportando la proteína flagelina desde los ribosomas celulares a través del núcleo hueco hasta la punta donde se adhiere la flagelina y hace crecer el filamento. El cuerpo basal forma el motor del flagelo, y el gancho le da a la rotación un efecto de sacacorchos.

Los flagelos eucarióticos tienen una estructura compleja

El movimiento de los flagelos eucariotas y los de las células procariotas es similar, pero la estructura del filamento y el mecanismo de rotación son diferentes. El cuerpo basal de los flagelos eucarióticos está anclado al cuerpo celular, pero el flagelo carece de varillas y discos. En cambio, el filamento es sólido y está hecho de pares de microtúbulos.

Los túbulos están dispuestos como nueve tubos dobles alrededor de un par central de tubos en una formación de 9 + 2. Los túbulos están formados por cadenas de proteínas lineales alrededor de un centro hueco. Los tubos dobles comparten una pared común mientras que los tubos centrales son independientes.

Los radios, ejes y enlaces de proteínas unen los microtúbulos a lo largo del filamento. En lugar de un movimiento creado en la base por la rotación de los anillos, el movimiento del flagelo proviene de la interacción de los microtúbulos.

Trabajo de flagelos a través del movimiento de rotación del filamento

Aunque los flagelos bacterianos y los de las células eucariotas tienen una estructura diferente, ambos funcionan a través de un movimiento de rotación del filamento para impulsar la célula o mover los fluidos a través de la célula. Los filamentos más cortos tenderán a moverse de un lado a otro, mientras que los filamentos más largos tendrán un movimiento circular en espiral.

En los flagelos bacterianos, el gancho en la parte inferior del filamento gira donde se ancla a la pared celular y la membrana plasmática. La rotación del gancho da como resultado un movimiento similar al de una hélice de los flagelos. En los flagelos eucarióticos, el movimiento de rotación se debe a la flexión secuencial del filamento.

El movimiento resultante puede ser similar al de un latigazo además de rotacional.

Los flagelos procarióticos de las bacterias son impulsados ​​por un motor flagelar

Debajo del gancho de los flagelos bacterianos, la base del flagelo está unida a la pared celular y a la membrana plasmática de la célula por una serie de anillos rodeados por cadenas de proteínas. Una bomba de protones crea un gradiente de protones en el más bajo de los anillos, y el gradiente electroquímico impulsa la rotación a través de un fuerza motriz de protones.

Cuando los protones se difunden a través del límite inferior del anillo debido a la fuerza motriz del protón, el anillo gira y el gancho del filamento adjunto gira. La rotación en una dirección da como resultado un movimiento hacia adelante controlado de la bacteria. La rotación en la otra dirección hace que las bacterias se muevan al azar.

La motilidad bacteriana resultante combinada con el cambio en la dirección de rotación produce una especie de paseo aleatorio que permite que la célula cubra mucho terreno en una dirección general.

Los flagelos eucarióticos usan ATP para doblarse

La base del flagelo de las células eucariotas está firmemente anclada a la membrana celular y los flagelos se doblan en lugar de rotar. Cadenas de proteínas llamadas dineína están unidos a algunos de los microtúbulos dobles dispuestos alrededor de los filamentos de flagelos en radios radiales.

Las moléculas de dineína usan energía de trifosfato de adenosina (ATP), una molécula de almacenamiento de energía, para producir movimiento de flexión en los flagelos.

Las moléculas de dineína hacen que los flagelos se doblen moviendo los microtúbulos hacia arriba y hacia abajo unos contra otros. Separan uno de los grupos fosfato de las moléculas de ATP y usan la energía química liberada para agarrar uno de los microtúbulos y moverlo contra el túbulo al que están unidos.

Al coordinar dicha acción de flexión, el movimiento del filamento resultante puede ser de rotación o de ida y vuelta.

Los flagelos procarióticos son importantes para la propagación bacteriana

Si bien las bacterias pueden sobrevivir durante períodos prolongados al aire libre y en superficies sólidas, crecen y se multiplican en los fluidos. Los entornos fluidos típicos son soluciones ricas en nutrientes y el interior de organismos avanzados.

Muchas de estas bacterias, como las que se encuentran en el tripa de animalesson beneficiosas, pero tienen que ser capaces de encontrar los nutrientes que necesitan y evitar situaciones de peligro.

Los flagelos les permiten moverse hacia la comida, lejos de químicos peligrosos y propagarse cuando se multiplican.

No todas las bacterias en el intestino son beneficiosas. H. pylori, por ejemplo, es una bacteria flagelada que causa úlceras estomacales. Depende de los flagelos para moverse a través de la mucosidad del sistema digestivo y evitar las áreas que son demasiado ácidas. Cuando encuentra un espacio favorable, se multiplica y usa flagelos para expandirse.

Los estudios han demostrado que el H. pylori flagelos son un factor clave en la infecciosidad de la bacteria.

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Las bacterias se pueden clasificar según el número y ubicación de sus flagelos. monotrico Las bacterias tienen un solo flagelo en un extremo de la célula. Lofotrichous las bacterias tienen un montón de varios flagelos en un extremo.

peritrico Las bacterias tienen flagelos laterales y flagelos en los extremos de la célula, mientras que anfítrico las bacterias pueden tener uno o varios flagelos en ambos extremos.

La disposición de los flagelos influye en la rapidez y la forma en que se puede mover la bacteria.

Las células eucariotas usan flagelos para moverse dentro y fuera de los organismos

Las células eucariotas con núcleo y orgánulos se encuentran en plantas y animales superiores, pero también como organismos unicelulares. Las células primitivas utilizan flagelos eucariotas para moverse, pero también se pueden encontrar en animales avanzados.

En el caso de los organismos unicelulares, los flagelos se utilizan para localizar alimento, propagarse y escapar de depredadores o condiciones desfavorables. En animales avanzados, células específicas usan un flagelo eucariótico para propósitos especiales.

Por ejemplo, las algas verdes Chlamydomonas reinhardtii usa dos flagelos de algas para moverse a través del agua de lagos y ríos o del suelo. Se basa en este movimiento para propagarse después de reproducirse y se distribuye ampliamente en todo el mundo.

En los animales superiores, el espermatozoide es un ejemplo de célula móvil que utiliza flagelos eucarióticos para moverse. Así es como los espermatozoides se mueven a través del tracto reproductivo femenino para fertilizar el óvulo y comenzar la reproducción sexual.