FLAGELLA: EUKARYOT, PROKARYOT (STRUKTUR OCH FUNKTIONER) - BIOLOGI - 2025

En flagellum är en piska-formad cellulär projektion som deltar i rörelse av encelliga organismer och i rörelsen av olika ämnen i mer komplexa organismer.

Vi finner flagella i både den eukaryota och den prokaryotiska avstamningen. Prokaryotiska flageller är enkla element, bildade av en enda mikrotubuli sammansatt av flagellinsubenheter konfigurerade på ett spiralformigt sätt, och bildar en ihålig kärna.

Källa: LadyofHats. Spansk version av Alejandro Porto

I eukaryoter är konfigurationen nio par tubulinmikrotubulor och två par belägna i det centrala området. Ett av de typiska exemplen på flagella är spermaförlängningarna, som ger dem rörlighet och möjliggör befruktning av ägg.

Cilia, en annan typ av cellförlängning, har en liknande struktur och funktion som flagella, men bör inte förväxlas med flagella. De är mycket kortare och rör sig annorlunda.

Flagella i prokaryoter

I bakterier är flagella spiralformade filament vars dimensioner är i intervallet 3 till 12 mikrometer i längd och 12 till 30 nanometer i diameter. De är enklare än samma element i eukaryoter.

Strukturera

Strukturellt sett består flagellerna av bakterier av en proteinmolekyl som kallas flagellin. Flagelliner är immunogena och representerar en grupp antigener som kallas "H-antigener" som är specifika för varje art eller stam. Detta är konfigurerat på ett cylindriskt sätt med ett ihåligt centrum.

I dessa flagella kan vi skilja tre huvuddelar: en lång yttre glödtråd, en krok som är placerad i slutet av glödtråden och en basal kropp som är förankrad i kroken.

Baskroppen delar egenskaper med sekretionsapparaten för virulensfaktorer. Denna likhet kan indikera att båda systemen har ärvts från en gemensam förfader.

Klassificering

Beroende på flagellumens placering klassificeras bakterier i olika kategorier. Om flagellummet är beläget vid cellens poler som en enda polär struktur i ena änden är den monoterisk och om den gör det i båda ändarna är den amfibie.

Flagellumet kan också hittas som en "plum" på ena eller båda sidorna av cellen. I detta fall är den tilldelade termen lophotrisk. Det sista fallet inträffar när cellen har flera flageller homogent fördelat över hela ytan och kallas peritrich.

Var och en av dessa typer av flagelleringar visar också variationer i typen av rörelser som flagellerna gör.

Bakterier visar också andra typer av projektioner på cellytan. En av dem är pili, dessa är styvare än en flagellum och det finns två typer: de korta och rikliga och de långa som är involverade i sexuellt samlag.

Rörelse

Stycket eller rotationen av bakterieflaggan är produkten från energin som kommer från protonmotivkraften och inte direkt från ATP.

Bakteriella flageller kännetecknas av att de inte roterar med konstant hastighet. Denna parameter kommer att bero på mängden energi som cellen producerar vid en viss tidpunkt. Bakterien kan inte bara modulera hastigheten, den kan också ändra flagellriktning och rörelse.

När bakterierna riktas till ett visst område, kommer de sannolikt att lockas till en stimulans. Denna rörelse är känd som taxibilar och flagellum tillåter organismen att flytta till önskad plats.

Flagella i eukaryoter

Liksom prokaryotiska organismer uppvisar eukaryoter en serie processer på membranets yta. Eukaryotiska flagella består av mikrotubulor och är långa projektioner involverade i rörelse och rörelse.

Vidare i eukaryota celler kan det finnas en serie ytterligare processer som inte bör förväxlas med flagella. Microvilli är förlängningar av plasmamembranet som är involverat i absorption, utsöndring och vidhäftning av ämnen. Det är också relaterat till rörlighet.

Strukturera

Strukturen för eukaryota flagella kallas ett axonem: en konfiguration som består av mikrotubuli och en annan klass av proteiner. Mikrotubulorna är konfigurerade i ett mönster som kallas "9 + 2", vilket indikerar att det finns ett centralt mikrotubuluspar omgiven av 9 yttre par.

Även om denna definition är mycket populär i litteraturen, kan den vara vilseledande, eftersom endast ett par finns i mitten - och inte två.

Mikrotubulers struktur

Mikrotubulor är proteinelement som består av tubulin. Av denna molekyl finns det två former: alfa och beta tubulin. Dessa grupperar tillsammans en dimer, som bildar enheten för mikrotubuli. Enheterna polymeriseras och aggregeras i sidled.

Det finns skillnader mellan antalet protofilamenter som mikrotubuli har som finns runt det centrala paret. En är känd som tubule A eller komplett eftersom den har 13 protofilamenter, i motsats till tubule B, som endast har 10 till 11 filament.

Dynein och nexin

Var och en av mikrotubulerna är vid sin negativa ände fäst vid en struktur känd som baskroppen eller kinetosomen, som är strukturer som liknar centrosomen med nio tripletter av mikrotubulor.

Proteindyninet, som är av stor betydelse vid eukaryot flagellär rörelse (ett ATPas), är förbundet med två armar till varje A-tubuli.

Nexin är ett annat viktigt protein i sammansättningen av flagellum. Detta ansvarar för att gå samman med de nio paren av yttre mikrotubuli.

Rörelse

Rörelsen av eukaryota flageller styrs av aktiviteten hos proteinet dynein. Detta protein, tillsammans med kinesin, är de viktigaste motoriska elementen som åtföljer mikrotubuli. Dessa "går" på mikrotubulan.

Rörelse sker när de yttre mikrotubulusparen växlar eller glider. Dynein är kopplat till både tubuli av typ A och B. Specifikt är basen associerad med A och huvudet med B. Nexin spelar också en roll i rörelse.

Det finns få studier som har ansvarat för att belysa dyneins specifika roll i flagellär rörelse.

Skillnader mellan prokaryota och eukaryota flagella

Mått

Los flagelos en los linajes procariotas son más pequeños, pudiendo alcanzar los 12 um de largo y el diámetro promedio es de 20. Los flagelos eucariotas pueden superar los 200 um de longitud y el diámetro está cercano a 0.5 um.

Configuración estructural

Una de las características más resaltantes de los flagelos eucariotas es su organización de microtúbulos 9 + 0 y la configuración de fibras 9 + 2. Los organismos procariotas carecen de dicha organización.

Los flagelos procariotas no están envueltos en la membrana plasmática, como ocurre con los eucariotas.

La composición de los flagelos procariotas es sencilla y solamente incluye moléculas de la proteína flagelina. La composición de los flagelos eucariotas es más compleja, y está formada de tubulina, dineina, nexina y un juego de proteínas adicional – además de presentar otras biomoléculas grandes como carbohidratos, lípidos y nucleótidos.

Energía

La fuente de energía de los flagelos procariotas no viene dada por una proteína ATPasa anclada en la membrana, sino de la fuerza protón motriz. El flagelo eucariota si posee una proteína ATPasa: la dineina.

Similitudes y diferencias con los cilios

Similitudes

Papel en la locomoción

Es común la confusión entre los cilios y los flagelos. Ambos son prolongaciones citoplasmáticas que recuerdan a un pelo y se localizan en la superficie de las células. Funcionalmente, tanto los cilios como los flagelos son proyecciones que facilitan la locomoción celular.

Estructura

Ambos surgen de los cuerpos basales y tienen una ultra estructura bastante similar. Igualmente, la composición química de ambas proyecciones es muy parecida.

Diferencias

Longitud

La diferencia crucial entre ambas estructuras está relacionada con la longitud: mientras que los cilios son proyecciones cortas (entre 5 y 20 um de longitud), los flagelos son considerablemente más largos y pueden alcanzar longitudes mayores a los 200 um, casi 10 veces más largo que los cilios.

Cantidad

Cuando la célula presenta cilios, generalmente lo hace en cantidades significativas. En contraste con las células que tienen flagelos, que generalmente tienen uno o dos.

Movimiento

Además, cada estructura tiene un movimiento peculiar. Los cilios se mueven en golpes poderosos y los flagelos de manera ondulante, similar a un látigo. El movimiento de cada cilio en la célula es independiente, mientras que el de los flagelos es coordinado. Los cilios se encuentran anclados a una membrana ondulante y los flagelos no.

Complejidad

Existe una diferencia peculiar entre la complejidad de cilios y flagelos a lo largo de cada estructura. Los cilios son proyecciones complejas en toda su longitud, mientras que la complejidad del flagelo se restringe solamente a la base, donde se encuentra el motor que se encarga de la rotación.

Función

En cuanto a su función, los cilios están implicados en el movimiento de sustancias en alguna dirección específica y los flagelos solo están relacionados con la locomoción.

En los animales, la función principal de los cilios es la movilización de fluidos, mocos u otras sustancias sobre la superficie.

Referencias

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Molecular Biology of the Cell. Garland Science, Taylor and Francis Group.
2. Cooper, G. M., Hausman, R. E. & Wright, N. (2010). La célula. Marbán.
3. Hickman, C. P, Roberts, L. S., Keen, S. L., Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, D. J. (2008). Integrated Principles of Zoology. New York: McGraw-Hill. 14th Edition.
4. Madigan, M. T., Martinko, J. M. & Parker, J. (2004). Brock: Biología de los microorganismos. Pearson Educacion.
5. Tortora, G. J., Funke, B. R., Case, C. L., & Johnson, T. R. (2004). Microbiology: an introduction (Vol. 9). San Francisco, CA: Benjamin Cummings.