Funktion und Struktur von Flagellen: Ein umfassender Überblick

Key Take Away

• Flagellen – mikroskopisch kleine haarähnliche Organellen – sind für die Fortbewegung so wichtig. Sie bestehen aus einem Filament, manchmal aus einigen Flagellen, die sich um die Zelle wickeln und sich an einem Basalkörper innerhalb der Membran festsetzen.
• Sie bewegen sich auf unterschiedliche Weise, z. B. durch Drehen, Winken oder Biegen. Es hängt alles von der Art und der Umgebung ab.
• Die verschiedenen Komponenten, aus denen Flagellen bestehen, einschließlich des Flagellinproteins, das das haarähnliche Filament bildet, des Basalkörpers und des Motors, der seine Rotation steuert, sowie die polare und membrangebundene Natur des Flagellums.
• Flagellen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Bildung und Adhäsion von Biofilmen. Dies wurde beobachtet, als der Toll-like-Rezeptor 5 nach Exposition gegenüber Stämmen ohne bakterielles Flagellenfilament eine verringerte Adhäsion aufwies. 

Bildnachweis: Flagella–Wikipedia

Was ist Flagella?

Flagellen, mikroskopisch kleine haarähnliche Organellen, sind für die Fortbewegung so wichtig. Sie bestehen aus ein Filament, Manchmal bestehen sie aus einigen Flagellen, die sich um die Zelle wickeln und sich an einem Basalkörper innerhalb der Membran festsetzen. Bakteriengeißeln bewegen sich hauptsächlich, aber eukaryotische Flagellen und Zilien tun beides. Sie bestehen aus dem Protein Flagellin und kann im oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden den Organismus in eine Richtung drängen.

Auch Flagellen spielen dabei eine große Rolle Biofilmbildung und Adhäsionsregulierung. Fimbrien oder Pili, ähnlich einem einzelnen Flagellum, Spezialisiert auf Adhäsion. Einige Bakterien verwenden Flagellen und Pili vom Typ IV zum Anhaften an Oberflächen.

Der Standort und die Zusammensetzung der Flagellen sind von entscheidender Bedeutung, da sie an der Kommunikation und Bewegung beteiligt sind. Studien haben gezeigt, wann Wenn mehrere Geißeln vorhanden sind, ist die Adhäsion stärker – was sie für das Überleben und die Infektionsprävention unerlässlich macht. und mehr!

Es ist an der Zeit, diese winzigen, aber wichtigen Strukturen zu verstehen. Beginnen wir, die Mikrobiologie besser zu verstehen! Nehmen Aktion und erfahren Sie noch heute mehr über Flagellen!

Funktion von Flagellen

Flagella ist die Organelle der Beweglichkeit, die auch ein fester Apparat aus 20 verschiedenen Arten von Proteinen ist.

Die Funktion von Flagellen kann von der Art der darin enthaltenen Zellen abhängen, ebenso wie die von Flagellen Algen, Bakterien oder Prokaryoten, aber auch die Zellen der Tiere, die Eukaryoten sind. Die Flagelle ist nicht nur dort zu sehen, sondern auch Zilien sind zu sehen.

Über die Geißeln von Bakterien wird viel gesprochen und sie sind recht komplex. Der Körper davon durchquert die Zellenwand während die hakenförmige Kurve den Basalkörper mit dem Flagellenfilament verbindet die peitschenartig ist und dann mehrere Mikrometer aus dem Bakterienkörper macht.

Die recht einfachen Geißeln gelten in jeder Art von Zelle nur als nützlich für die Entwicklung des Organismus, doch neuerdings hat sich herausgestellt, dass sie mehr als nur Mobilität leisten und anderen biologischen Zwecken dienen.

Die Haupteinheit der Flagellen spielt a spielt eine wichtige Rolle im angeborenen System und verfügt über ein Antigen, das die adaptive Reaktion auf die Immunität dominiert. Sie scheinen auch zu wirken, indem sie als Adhäsionen an der Adhäsion beteiligt sind. Die gesamten Geißeln gelten als lebenswichtig Reaktion auf Zelladhäsion und Eindringen in die Wirtszelle.

Um die Funktion von Flagellen und ihre entscheidende Rolle bei der Fortbewegung von Zellen zu verstehen, werden wir als Lösung verschiedene Unterabschnitte untersuchen. Im ersten Unterabschnitt befassen wir uns mit der Rolle von Flagellen bei der Fortbewegung. Als nächstes untersuchen wir im zweiten Unterabschnitt die haarähnliche Struktur von Flagellen. Im dritten Unterabschnitt lernen wir das Verhalten von Flagellen in Bakterien kennen und im vierten Unterabschnitt werden wir Flagellen in Eukaryoten untersuchen. Schließlich werden wir uns im fünften Unterabschnitt mit den archaischen Flagellen befassen, um ihre einzigartigen Eigenschaften besser zu verstehen.

Rolle von Flagellen bei der Fortbewegung

• Flagellen sind spezielle Strukturen, die bestimmten Organismen die Fortbewegung erleichtern. Sie sehen aus wie lange Peitschenschläge und treiben den Organismus durch die Flüssigkeit, wie Wasser oder Schleim. 
• Sie bewegen sich auf unterschiedliche Weise, z Drehen, Winken oder Biegen. Es hängt alles von der Art und der Umgebung ab.
• Flagellen helfen Organismen Schwimmen, Zoomen und Bewegen. Einzeller nutzen sie zum Schwimmen und zur Steuerung der Nährstoffaufnahme. 
• Mehrzellige Organismen, Wie Spermien und Mikroorganismen nutzen sie Flagellen zum Schwimmen ihre Ziel erreichen und Essen erreichen.
• Nicht alle Arten haben Flagellen. Einige verlassen sich auf passive DiffusionDas bedeutet, dass ihnen der osmotische Druck hilft, sich von einem Bereich zum anderen zu bewegen.
• Flagellen waren zuerst da vor etwa 450 Millionen Jahren dokumentiert. Zu diesem Zeitpunkt begannen Bakterien, sie zu nutzen Chemotaxis, Phototaxis und andere Migrationen.
• Flagellen sind ein wichtiger Teil der Evolution. Sie helfen Organismen navigieren und zu wichtigen Anpassungen werden für viele Arten.

Struktur der Flagellen: Haarähnliches Filament

Die Flagella ist eine fadenförmiges Anhängsel. Es ist ein wichtiger Teil der Motilität und Chemotaxis von Bakterien. Sein haarähnliches Filament besteht aus Flagellin-Protein-Untereinheiten, die zu einer Helix gewunden sind über seine gesamte Länge.

Es ist erwähnenswert, dass Flagellen je nach ihrer Anordnung auf der Oberfläche der Bakterienzellen in verschiedene Typen eingeteilt werden. Zu diesen Typen gehören

• Monotrich – Einzelnes polares Flagellum. 
• Amphitrich – An jedem Ende ein Flagellum.
• Lophotrichus – Zwei oder mehr Flagellen an einem oder beiden Enden. 
• Peritrichös – Flagellen auf der gesamten Bakterienoberfläche.

Wenn es um die Funktion von Flagellen geht, es spielt eine Rolle bei der bakteriellen Pathogenese. Zum Beispiel, Vibrio cholerae nutzt seine Flagellen zur Kolonisierung und Infektion Darmschleimhaut seines Wirts. Bemerkenswerterweise klingt „Flagella“ wie eine Tanzbewegung aus den 70ern!

Flagellen in Bakterien

Flagellen sind für die Beweglichkeit von Bakterien unerlässlich. Sie wirken wie Peitschen und helfen den Zellen, sich von schlechten Bedingungen zu den Nährstoffen zu bewegen. Die Rotation von Motoren an der Basis jedes Flagellums treibt es an – angetrieben durch Protonenantriebskraft oder Natriumionengradienten.

 Die Anzahl und Positionierung dieser Strukturen variiert und verleiht Bakterien ein einzigartiges Schwimmverhalten. Salmonella enterica kann bis zu generieren 100 ATP-Moleküle pro Sekunde von ihren rotierenden Flagellen. Das nennt man Rotationskatalyse.

Vibrio-Motorproteine ​​können Moleküle innerhalb einer Zelle binden und transportieren. Das heisst Flagellen könnten mehrere Funktionen haben, unser Verständnis von Bakterien erweitern.

Flagellen in Eukaryoten

Eukaryontische Zellen haben komplexe Strukturen. Zilien und Flagellen sind zwei spezialisierte Organellen. Sie spielen unterschiedliche Rollen bei der Zellmotilität, der Wahrnehmung der Umgebung und der Kommunikation.

Zilien kommen in vielen Formen vor, Hunderte bis Tausende pro Zelle, sie sind etwa 10 µm lang. Flagellen kommen herein ein oder zwei, und sie liegen im Bereich von wenigen µm bis darüber 200 µm lang. Cilia kommt vorbei oszillierende oder metachronale Bewegung, Schaffung eines Flussgradienten für Bewegung. Flagellen hingegen bewegen Partikel nach oben oder unten.

Archaische Flagellen

• Atypische bakterielle Flagellen haben eine dünnerer Durchmesser und spiralförmige Form in der Nähe der Basis. 
• Sie drehen sich mit ATP-betriebenen Proteinkomplexen, ähnlich den eukaryotischen Flagellenstrukturen.
•  Die Ansammlung archaeischer Flagellen kann sein entweder außerhalb oder innerhalb der Zelle, je nach Sorte. 
• Einige Archaeen Verwenden Sie mehrere Flagellen zusammen zur Bewegung.

Untersuchungen zeigen, dass die Untersuchung verschiedener Mikroorganismen und ihrer unterschiedlichen Mobilitätsmerkmale der Technik ungenutzte Möglichkeiten eröffnen kann. Darüber hinaus sind diese Geißeln wie Modeaccessoires für Bakterien!

Die Funktion von Flagellen in prokaryotischen Zellen

• Es gibt viele gramnegative und positive Arten Bakterien, von denen man sagt, dass sie Flagellen haben. Die Funktion von Flagellen in den Zellen von Prokaryoten besteht darin, die Bewegung der Bakterien zu unterstützen und ihnen auch dabei zu helfen, den Prozess der Chemotaxis zu ermöglichen.
• Abgesehen von der Bewegung, die bei Bakterien und während des gesamten Lebenszyklus der Bakterien ganz unterschiedlich ist, gibt es noch andere Verwendungsmöglichkeiten von Flagellen. Die Anzahl der Bakterien ist unterschiedlich und kann auch polar oder peritrich sein.
• Die bakteriellen Flagellen können nützlich sein, um an der Bildung von Biofilmen beteiligt zu sein und gleichzeitig den Proteinexport wie bei der Adhäsion zu bewirken. Bei einigen Bakterien kann es sich um E. coli oder ein anderes Bakterium mit Pathogenität handeln.
• Wenn man bedenkt, dass die Filamente der Flagellen in der prokaryotischen Zelle klein sind, helfen sie bei der Fortbewegung und fungieren auch als Sinnesorgan, das zur Erkennung von Temperatur- und pH-Änderungen verwendet wird. der Umgebung.
• Die Flagellen sollen tatsächlich von der zusätzlichen Fläche der Zellmembran umgeben sein und daher auch wahrgenommen werden, um etwaige Veränderungen des pH-Werts zu erkennen. oder die Temperatur bei engem Kontakt mit der Umgebung.

Funktion von Flagellen in eukaryontischen Zellen

• Die Funktion der Geißeln in den Eukaryoten ist konserviert und dient der Nutzung als Transportsystem für Proteine, der Motilität und der sensorischen Funktion.  
• Die Flagellen der Eukaryoten wie der Tiere und Pflanzen dienen als Motilitätszweck, der bei der Bewegung und auch bei der Chemotaxis helfen soll. Die Bakterien haben nur ein Flagellum und können auch viele davon haben und auch polar sein.
• Es gibt nicht nur Geißeln, sondern auch Flimmerhärchen, die sich auf der Oberfläche der Eukaryoten erstrecken. Sie werden im Allgemeinen mit der Fortbewegung in Verbindung gebracht und hängen technisch damit zusammen, dass das Innere der Zelle von der zytoplasmatischen Membran bedeckt ist.
• Die Geißel der Eukaryoten Im Gegensatz zu denen der Prokaryoten befinden sie sich in der Zytoplasmamembran. Sie geben dem Organismus die Freiheit, sich mit den Geißelwirbeln hin und her zu bewegen. Sie kommen nicht in allen Eukaryoten vor, aber in einigen. Während es eine Bewegung im Uhrzeigersinn gibt, gibt es eine Taumelbewegung, und das hilft bei der Bewegung des Organismus verändert.
• Sowohl die in den Eukaryoten als auch in den Prokaryoten vorhandenen Geißeln laufen in kreisförmiger Bewegung der Filamente, die dazu beitragen, die Zelle oder die Flüssigkeiten in der Zelle an der Zelle vorbeizubewegen. Die Bewegung kann außer kreisförmig auch peitschenartig sein.

Bildnachweis – Cilia –Wikipedia

Die Funktion von Flagellen bei Algen

• Die Flagelle ist ein Organell, das der Zelle hilft, sich hin und her zu bewegen. Darüber hinaus dient es auch in Organismen. In einer wässrigen Umgebung zeigt der Flagellenmechanismus sogar seine Reaktion auf den chemischen, mechanischen, Licht- und Gravitationsreiz der Zelle. Flagellen haben insgesamt in jedem Zelltyp die gleiche Funktion, unterscheiden sich jedoch in einigen Aspekten.
• Die Geißeln der Algen spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Geschlechtsteilung der oogamen, anisogamen und isogamen Algenarten, vor allem der Grünalgenarten. Wegen ihrer peitschenartigen Geißeln werden sie auch Flagellaten genannt. Es kann zu einem Kraftschlag kommen.
• In den Algen ist Adenosintriphosphat vorhanden. Das Dynein-Molekül wird dann aktiviert und die peitschenartigen Geißeln biegen sich, während sich das Dynein auf einer Seite des Dyneins ausbreitet neigen dazu, die Brücke zu überqueren, sie zu aktivieren und beim Aufstieg in der Röhre zu helfen.
• Die Chlamydomonas-Art mit Geißeln hat die Eigenschaft, dass sie zum Zeitpunkt der Gametogenese in das Sexualorganell umgewandelt werden kann. Sie zeigen eine spezifische Artadhäsion oder eine Agglutinationsreaktion zwischen den Zellen für den entgegengesetzten Paarungstyp. Dies geschieht aufgrund des Vorhandenseins eines Moleküls namens Agglutination, das auf seiner Oberfläche sichtbar ist.

Die Funktion von Flagellen in Zellen

• Flagellen sollen eine haarähnliche Struktur sein, die mikroskopisch klein ist und an der Zellbewegung beteiligt ist.
• Die grundlegende Funktion der Flagellen besteht darin, den Zellen oder vielmehr allen zu helfen Art der Zelle in ihrer Bewegung. Doch in einigen von ihnen ist die Flagellen können vielen anderen dienen Funktionen wie sensorische Teile und mehr. Die Definition der Flagellentypen hängt von ihrer Verwendung in Zellen ab.
• Es gibt zwei Arten von Zellen scheint, welche die Eukaryoten sind und prokaryotische. Beide Zellen haben Flagellen, während die Prokaryoten tendenziell nur eine oder mehrere haben und es nur wenige Eukaryoten gibt, die Flagellen haben. Es gibt viele Arten von Flagellen, die nicht nach ihrer Struktur, sondern nach ihrer Rolle benannt sind.
• Das Flagellum wird meist als charakteristisches Merkmal der Art eingestuft Zellen der Prokaryoten wie Archaeen und Bakterien. Neben den prokaryontischen Zellen ist es auch mit der Gruppe der Protozoen verbunden, die auch in den Gameten der Tiere, den Algen, Moosen, den Schleimpilzen und den Moosen vorkommt.
• Die Bewegung der Geißeln ist die Ursache für die Wasserströmungen, die für den Zirkulations- und Atmungsprozess der Schwämme und Darmtiere erforderlich sind. Die meisten Bakterien, die als beweglich gelten, werden durch das Vorhandensein von Flagellen verursacht, die die Bewegung unterstützen.
• Es gibt jedoch einen Unterschied zwischen dem Muster von Struktur für die Prokaryoten und die Eukaryoten und sind daher unterschiedlich. Ihr Charakter ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Bewegung peitschenartig ist. Die Geißeln ähneln im Aufbau durchaus denen des Ciliums. Sie haben neun Mikrotubulipaare, von denen jedes ein Protein enthält.

Bildnachweis – Protozoan –Wikipedia

Die Funktion von Flagellen in tierischen Zellen

• Die Flagellen sind eher durch ihre Verwendung in den verschiedenen Zelltypen als durch ihre Struktur zu definieren.
• Die Funktion der Flagellen in den Zellen von Tieren ist die gleiche wie der Zweck der Flagellen in den Zellen von Eukaryoten. Sie helfen bei der Fortbewegung, der häufigsten Funktion, und werden daher auch als Teil der Sinnesorganelle bezeichnet.
• Die Tiere' Zellen haben nicht nur eine oder mehrere Flagellen zur Fortbewegung, aber auch Zilien. Es handelt sich tatsächlich um Anhängsel, die in fast allen Mikroben und Tieren vorkommen, nicht jedoch in höherstufigen Pflanzen. Für alle Eukaryoten, die nur eine Zelle haben, werden für ihre Bewegung sowohl Geißeln als auch Zilien benötigt.
• Die Verwendung von Flimmerhärchen besteht darin, das Wasser innerhalb der Zelle mit einer relativen Geschwindigkeit in Bewegung zu halten, was den regelmäßigen Bewegungsprozess der Flimmerhärchen berücksichtigt. Dieser Prozess kann dazu führen, dass der Zelle kein Wasser mehr zugeführt wird, das sich über das Wasser bewegt, wobei es sich hauptsächlich um die einzelnen Zellarten handelt, oder dass es sich bei dem zweiten Prozess um den Inhalt des sich über die Zelloberfläche bewegenden Wassers handeln kann.
• Die Bewegung der Flagellen basiert bei den eukaryotischen Zellen tatsächlich auf der Energiegewinnung aus Adenosintriphosphat, während sie bei den prokaryotischen Zellen auf der Energie basiert, die aus der prokaryotischen Protonenantriebskraft stammt oder als Ionengradient über die Membran bezeichnet wird der Zelle.
• Die Form der Flagellen ist bei prokaryotischen Bakterien spiralförmig und weist wie die Proteinflagellen Einschlüsse auf. Die Flagellenbasis, die als Haken bezeichnet wird, befindet sich nahe der Zelloberfläche und ist mit dem Basalkörper innerhalb der Zellhülle verbunden. Es entsteht eine kreisförmige Bewegung im Uhrzeigersinn.

Struktur der Flagellen

Um den Aufbau von Flagellen und ihre Funktionsweise bei der Fortbewegung zu verstehen, nehme ich Sie mit auf eine mikroskopische Reise dieses faszinierenden Organells. Wir werden die verschiedenen Komponenten untersuchen, aus denen Flagellen bestehen, einschließlich der Flagellin-Protein, das das haarähnliche Filament, den Basalkörper und den Motor, der seine Rotation steuert, sowie das polare und membrangebundene Protein bildet Natur des Flagellums. Durch diese Erkundung werden wir Einblicke in die komplexe Maschinerie gewinnen, die es vielen Bakterien- und Eukaryotenzellen ermöglicht, sich zu bewegen.

Flagellin-Protein

Flagellin ist das Protein, das für die Struktur und Funktion von Flagellen verantwortlich ist. Es bildet die filamentöse Struktur bakterieller Flagellen. Dieses Protein interagiert mit Haken-assoziierten Proteinen und Motorproteinen und bestimmt die Rotation und Richtung der Flagellen. 

Jede Bakterienart hat eine einzigartige Aminosäuresequenz, Bereitstellung eines Antigen für das Immunsystem des Wirts. Targeting Flagellin-Protein mit Medikamenten oder Impfstoffen kann dabei helfen, Strategien zur Bekämpfung bakterieller Infektionen zu entwickeln.

Obwohl die grundlegende Struktur und Funktion von Flagellin konstant bleibt, kann es zu Abweichungen zwischen verschiedenen Stämmen oder einzelnen Zellen innerhalb einer Population kommen. Diese Variation führt zu einer Vielfalt an Antworten auf Umwelteinflüsse oder Stress.

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Basaler Körper und Motor an der Basis

Flagellen verfügen an ihrer Basis über entscheidende Bestandteile, die die Bewegung ermöglichen. 

• Der Axosom ist eine spezialisierte Struktur das als Plattform für das Flagellenwachstum dient. 
• Der Grundkörper und der motorische Apparat direkt an der Basis befestigen und so eine wellenförmige Bewegung auslösen und die Flagellen vorwärts treiben.
• Der Basalkörper spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Zellpolarität während der Teilung und ist ein wichtiger Faktor bei der Erzeugung des Flüssigkeitsflusses in Organen wie der Lunge, dem Gehirn und dem Fortpflanzungssystem. 
• Der Basalkörper kann Ziliar-/Flagellendefekte bei menschlichen genetischen Erkrankungen, die als Ziliopathien bekannt sind, erkennen. 
• Diese können als r dargestellt werdenAtemwegsinfektionen, Nierenprobleme oder neurologische ProblemeDaher ist eine frühzeitige Erkennung für die Behandlung unerlässlich.

Diese Flagellen haben eine polare Struktur, die membrangebunden ist, und sie wissen ganz genau, wie sie auf dem Boden bleiben!

Polar und membrangebunden

Flagellen haben zwei Strukturen – polare und membrangebundene –, die eine wesentliche Rolle bei der Bakterienbewegung spielen.

Struktur	Beschreibung
Polar	Ein Basalkörper, der mit der Zellhülle verbunden ist und sich um die eigene Achse dreht.
Membrangebunden	Wird mithilfe von Motorproteinen an der Zytoplasmamembran befestigt und dreht sich um seine Korkenzieherform.

Die polare Struktur befindet sich an den Enden von Bakterien, während die membrangebundene Struktur rotiert. Erstaunlich, ihre Bewegung kann Stöße bis zu 0.1 Piconewton erzeugen, Unterstützung des bakteriellen Vortriebs. 

Machen Sie sich also bereit, mit diesen Geißeln herumzuwirbeln, denn sie sind mehr als nur eine Begrüßung! (Quelle: Biophysical Journal)

Arten von Flagellen

Um detaillierter auf die Arten von Flagellen einzugehen, möchte ich zunächst sagen, dass es sich bei Flagellen um haarähnliche Organellen handelt, die der Fortbewegung und Adhäsion dienen. Es gibt verschiedene Arten von Flagellen, darunter monotriche Flagellen, peritriche Flagellen, Flagellenbildung außerhalb der Zelle und mehrere Flagellen gleichzeitig. Diese Unterabschnitte geben uns einen Einblick in die verschiedenen Funktionsweisen von Flagellen und ihre Bedeutung für verschiedene Organismen.

Monotriche Flagellen

Monotrichous Flagella ist eine Art Flagellum mit a einzelnes peitschenartiges Fortsatz, der sich am Ende des Körpers eines Bakteriums befindet. Es hilft den Bakterien, sich zu bewegen und ihre Umgebung wahrzunehmen. Form, Größe und Material dieser Flagellen variieren. Jedoch, Sie alle helfen Bakterien beim Schwimmen und Drehen. Die Drehung des Flagellums treibt es vorwärts. 

Bakterien können ihre Richtung leicht ändern, indem sie das Rotationsmuster umkehren. Die Anzahl monotricher Flagellen pro Bakterienart variiert. Manche haben möglicherweise nur einen, während andere mehrere gleichmäßig um ihren Körper verteilt haben.

Forscher haben vorgeschlagen, die Ränder monotricher Flagellen damit zu beschichten Nanopartikel. Dies erhöht die Beweglichkeit der Bakterien durch Verringerung der Viskosität und des Widerstands. Diese Technik hat auch bei medizinischen Anwendungen hervorragende Ergebnisse gezeigt, da sie eine bessere Penetration in das Gewebe ermöglicht als herkömmliche Antibiotika.

Peritriche Flagellen

Peritriche Flagellen sind haarartige Vorsprünge aus fadenförmigen Fasern. Verschiedene Arten können unterschiedliche Arten von Filamenten in verschiedenen Formen und Größen aufweisen, von Spiralen bis zu spiralförmigen Strängen. Sie kommen in mehreren Bakterienarten vor.

Eine Tabelle kann dabei helfen, einige wichtige Funktionen hervorzuheben:

Kategorie	Beispiele	Form/Form
Spiral	Escherichia coli	Helix mit mehreren Windungen
Steif/schraubenförmig	Lactobacillus acidophilus	Klassische Beugebewegungen
Endoflagellen	Syphilis	Verdrehte Morphologien

Peritriche Flagellen haben oft einzigartige Bewegungen. Zum Beispiel, Lactobacillus acidophilus nutzt seine steifen/schraubenförmigen Filamente, um durch die Schleimschicht des menschlichen Darms zu navigieren.

Wissenschaftler glauben einige Im Wasser lebende Mikroben nutzen ihre peritrichösen Flagellen als „Sensorsystem“. um Parasiten oder Fressfeinde zu erkennen und zu meiden. Studien zu Cyanogranisomicrus (Cyano) zeigen, dass sie an ihren Spitzen lange, empfindliche Haare entwickelt haben, um Veränderungen wahrzunehmen und Gefahrenquellen besser auszuweichen.

Flagellenbildung außerhalb der Zelle

Der Prozess der Flagellenbildung außerhalb der Zelle ist komplex. Verschiedene Untereinheiten koordinieren sich miteinander, um den Anhang auf geordnete Weise zu bilden. Schauen wir uns die Stadien der Flagellenbildung außerhalb der Zelle genauer an, wie in der Tabelle dargestellt

Stufe	Beschreibung
I	MS-Ring- und C-Ring-Form
II	Stäbchen und hakenassoziierte Proteine ​​setzen sich zusammen
III	Filamentmontage
IV	Export fertiger Flagellin zur Selbstmontage

Zum Beispiel Salmonella enterica Serovar Typhimurium hat 40 genes Diese kodieren Komponenten, die für die Flagellenbiogenese benötigt werden.

Um die Effizienz des Prozesses zu maximieren, sollten einige Tipps befolgt werden. 

1. Regulierung der Gentranskription ist wichtig, um genügend Untereinheiten für Flagellen zu produzieren. 
2. Nährstoffkonzentrationen müssen optimiert werden für eine erfolgreiche Flagellensynthese. 
3. Schließlich Induzieren einer extrazellulären Stressreaktion mit negativen Faktoren wie Methylenblau können die Exopolysaccharid-Biosynthese stimulieren und die Bildung von Flagellen außerhalb der Zelle unterstützen.

Durch die Einhaltung dieser Richtlinien können wir den Flagellenertrag steigern und die biologischen Funktionen dieses faszinierenden Anhängsels für verschiedene Bakterienarten besser verstehen. Wer hat gesagt, dass Multitasking unmöglich sei? Diese Bakterien schwenken mit ihren Flagellen mehrere Fahnen!

Mehrere Flagellen auf einmal

• Mehrere Flagellen sind ein gemeinsames Merkmal verschiedener Mikroorganismen. Diese Flagellen sind in der Lage, den Organismen bei der Mobilität und den Zellfunktionen zu helfen.
• Jede Flagellenanordnung ist anders und entspricht einer Schwimmrichtung eines bestimmten Organismus. Dies beeinflusst, wie sie sich in ihrer Umgebung bewegen. 
• Auch mehrere Flagellen können die Bewegung des Organismus beeinträchtigen durch Wechselwirkung mit den Wassermolekülen um sie herum.
• Darüber hinaus können mehrere Geißeln dazu beitragen, dass bestimmte Bakterien den natürlichen Abwehrkräften unseres Körpers entgehen. 
• Ein Beispiel dafür ist Helicobacter pylori, welches hat vier bis sechs umhüllte Flagellen um ein zentrales axiales Filament. Dadurch kann es zu Erkrankungen der Magenschleimhaut kommen.

Insgesamt Mehrere Geißeln helfen Mikroorganismen, in feindlichen Umgebungen zu überleben und ermöglichen ihnen eine komplexe Strömungsdynamik für wichtige biologische Funktionen. Sie helfen auch bei der Zelladhäsion.

Rolle von Flagellen bei der Zelladhäsion

Um die Rolle von Flagellen bei der Zelladhäsion zu verstehen, werfen wir einen genaueren Blick auf einige Unterabschnitte, die eine Lösung bieten können. Erstens haben wir die Klebefunktion von Flimmerhärchen und eukaryotischen Flagellen. Darüber hinaus ist die bakterielle Flagellenadhäsion eine weitere Möglichkeit, bei der Flagellen eine wichtige Rolle spielen. Reduzierte Haftung mit einem Flagellum ist ebenfalls ein wichtiger Unterabschnitt. Zuletzt, die Rolle der Biofilmbildung ist ein wichtiger Unterabschnitt, der uns helfen kann, die Rolle von Flagellen bei der Zelladhäsion zu verstehen.

Adhäsionsfunktion von Zilien und eukaryotischen Flagellen

Zilien und eukaryontische Flagellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Zelladhäsion. 

• Sie helfen bei der Anlagerung von Zellen an Oberflächen und anderen Zellen für verschiedene Prozesse. Dies ist wichtig für die Embryonalentwicklung, die Wundheilung und die Zellmigration. 
• Plus, Die Bewegung der Flagellen hilft den Zellen, zu Nährstoffen zu schwimmen oder von Giftstoffen wegzuschwimmen.
• Riechzilien nehmen Gerüche bei Tieren wahr, indem sie Geruchsmoleküle binden. 
• Bewegliche Zilien auf respiratorischem Epithel vor Krankheitserregern schützen durch Bewegen des Schleims zur Entfernung. 
• Flagellen helfen den Spermien Umzug zur Befruchtung.
• Funktionsgestörte oder fehlende Zilien/Flagellen kann schwere Störungen verursachen wie PCD oder Kartagener-Syndrom. Diese verursachen chronische Atemwegsinfektionen und Unfruchtbarkeit. 

Die Kenntnis genetischer Defekte hilft bei der Diagnose und Behandlung dieser Erkrankungen!

Bakterielle Flagellenadhäsion

Bakterielle Flagellenadhäsion ist die Art und Weise, wie Bakterienzellen haften Mit ihren Flagellen haften sie an Oberflächen. Flagellen sind dünn, peitschenartige Strukturen, die aus der Oberfläche einer Zelle herauswachsen und deren Bewegung erleichtern. Sie tragen auch dazu bei, dass sich Bakterien fest an Wirtsgewebe oder anderen Oberflächen festsetzen.

Für Bakterien ist die Haftung wichtig Überleben und Pathogenität. Es hilft ihnen Sie besiedeln und infizieren Wirtsgewebe und entziehen sich dem Immunsystem. Es funktioniert durch die Erkennung und Bindung an spezifische Rezeptoren auf der Oberfläche von Wirtszellen oder anderen Substraten.

Einige Bakterien haben mehrere Arten von Flagellen, von denen jede eine unterschiedliche Rolle bei der Bindung und Beweglichkeit spielt. Zum Beispiel, Pseudomonas aeruginosa verfügt über zwei Arten von Flagellen, die durch flüssige Umgebungen schwimmen und noch fester an Oberflächen haften.

Laut Frontiers in Microbiology, Einige Bakterien können je nach Bedingungen sogar die Eigenschaften ihrer Flagellenproteine ​​verändern. Dadurch können sie zwischen verschiedenen Befestigungsmechanismen wechseln.

Es sieht so aus, als wäre es das zelluläre Äquivalent dazu, seinen Wingman auf einer Party zu vergessen, wenn man nur ein Flagellum hat!

Reduzierte Adhäsion mit einem Flagellum

Studien zeigen ein einzelnes Flagellum auf der Oberfläche einer Zelle führt zu einer verminderten Adhäsion mit anderen Zellen. Ein Mangel an Flagellen kann viele Prozesse beeinträchtigen, insbesondere die Anhaftung an Oberflächen oder andere Zellen. Bakterien haben sich entwickelt, um die Anzahl der Flagellen zu kontrollieren und so die Interaktionen zwischen ihnen zu regulieren.

Durch die Reduzierung der Geißelzahl wird die Adhäsion nicht vollständig gestoppt und erzeugt stattdessen Aggregate, die sich von normalen beweglichen Bakterienstämmen unterscheiden. Das zeigt a Zusammenhang zwischen bakteriellen Adhäsionsfaktoren und aktiver Bewegungsmaschinerie auf bakteriellen Oberflächen. Das Verständnis, wie diese Mechanismen die Adhäsion fördern und gleichzeitig die Motilität steuern, ist ein Bereich der laufenden Forschung.

Eine in Nature Communications veröffentlichte Studie ergab E. coli-Stämme mit Flagellen hatte eine verringerte Bindung und erhöhte Ablösungsraten im Vergleich zu nicht gegeißelten Gegenstücken bei der Interaktion mit verschiedenen Substraten. Dies weist darauf hin, dass Veränderungen im bakteriellen Verhalten aufgrund unterschiedlicher Anhängselexpressionsniveaus zu Veränderungen im interzellulären Verhalten führen können.

Es sieht so aus, als wäre die Bildung von Biofilmen keine Party – es sei denn, Sie denken, dass es eine gute Zeit ist, wie ein anhänglicher Ex an Oberflächen festzuhalten!

Rolle bei der Biofilmbildung

Flagellen sind ein entscheidender Faktor bei der Biofilmbildung. Diese schlanken Proteinstrukturen fördern die Zelladhäsion und Anlagerung an Oberflächen und sind wichtig für Motilität und Zellkohäsion. Flagellen können mit Molekülen auf umgebenden Oberflächen, beispielsweise extrazellulär, interagieren Polymere Stoffe (EPS), was die Kolonisierung unterstützt und die Resistenz gegen Antibiotika erhöht.

Studien haben das gefunden Bakterienzellen ohne Flagellen hatten ein verringertes Biofilmwachstum. Die Flexibilität der Geißeln ermöglicht es Bakterien auch, schwer zugängliche Bereiche zu besiedeln, sodass sie schwer zu entfernen sind.

Verschiedene Bakterienarten exprimieren unterschiedliche strukturelle Variationen des Flagellums, die an unterschiedliche Umweltbedingungen angepasst werden können. Zum Beispiel, Meeresbakterien können längere Flagellen haben als terrestrische Arten. Dadurch sind sie besser für feuchtere Oberflächen geeignet.

Es ist von entscheidender Bedeutung, die Auswirkungen von Flagellum-defizienten Stämmen zu verstehen Bekämpfung von Infektionskrankheiten. Die Erforschung dieser Organelle könnte zu neuen antimikrobiellen Strategien gegen hartnäckige Biofilme führen und den Bedarf an Antibiotika verringern.

Regulierung der Flagellenrotation

Um die Rotation Ihres Flagellums zu regulieren, sind mehrere Mechanismen im Spiel. Das Verständnis der Richtung, Proteine ​​und Sekretionssysteme, die an der Flagellenrotation beteiligt sind, kann Ihnen helfen zu verstehen, wie Ihre Zellen Flagellen für Beweglichkeit und Adhäsion nutzen können.

• Die Rolle von Flagellen verstehen und wie es Bakterien in eine bestimmte Richtung treibt, ist entscheidend. 
• Innerhalb Ihrer Zytoplasmamembran, dDie Mota- und MotB-Proteine ​​spielen eine wichtige Rolle für die ordnungsgemäße Funktion Ihrer Flagellen. 
• Schließlich die Regulierung der Flagellenbewegung kann auch über ein Typ-III-Sekretionssystem kontrolliert werden. 

Die Drehrichtung

Bei manchen Bakterien Ein im Genom kodierter schalterartiger Mechanismus steuert die relative Position zweier Proteinkomplexe innerhalb des Flagellenmotors. Nicht alle Bakterien nutzen diese Methode. Manche haben feste Drehrichtungen. Andere ändern ihr Abbiegeverhalten anhand von Umgebungssignalen.

Vibrio-Cholera kann seine Schwimmgeschwindigkeit durch Schleimschichten erhöhen durch Veränderung seiner Flagellenrotationsrate. Dies hilft ihm, zu überleben und verschiedene Bereiche im Verdauungssystem zu besiedeln.

Magnetospirillum magnetum ist ein weiteres Beispiel. Forscher, die es untersuchten, fanden einen Mechanismus, bei dem zwei Motorringe als gegensätzliche Zahnräder fungieren und je nach Ausrichtung innerhalb der Zellen Drehungen im oder gegen den Uhrzeigersinn erzeugen.

Die Proteine ​​Mota und MotB steuern auch die Rotation. Ein Partner steuert die Rotation, während der andere mitfährt. Erstaunlich!

MotA- und MotB-Proteine

Zwei Proteine, MotA und MotB, sind für die Kontrolle der Flagellenrotation von entscheidender Bedeutung. MotA fixiert den Motor an der Zellmembran, während MotB mit dem Rotor an der Basis des Flagellums interagiert. zulassen, dass es sich dreht.

MotA bindet insbesondere an das FliG-Protein und bildet einen Komplex mit anderen, wie z MotB- und CheAW-Proteine. Diese raffinierte Verbindung bewirkt eine nahtlose Kraftübertragung über Komplexe hinweg.

Es ist wichtig, die Rolle von zu erkennen MotA und MotB bei der Gewährleistung einer korrekten Flagellenaktion. Würden diese Proteine ​​fehlen, hätten Bakterien Schwierigkeiten mit der Bewegung und der interzellulären Kommunikation. Forscher sind daher weiterhin bestrebt, mehr über die Mechanismen der Motilitätsregulation herauszufinden.

Regulierung von Flagellen durch Sekretionssysteme vom Typ III

Sekretionssysteme vom Typ III sind der Schlüssel zur Regulierung der Flagellenrotation. Mal sehen, wie es funktioniert:

Schritt	Beschreibung
Schritt 1	Geeignete Umweltreize lösen die Genexpression aus.
Schritt 2	Der Grundkörper wird zusammen mit den Stab- und Hakenstrukturen zusammengebaut.
Schritt 3	Der Haken dreht sich, bevor das Filament an der Spitze befestigt wird.
Schritt 4	Die Filamentmontage erfolgt, nachdem der Haken in die Membran gedreht wurde.
Schritt 5	Durch die ATP-Bindung entsteht ein Drehmoment, das die Flagellenbewegung antreibt.

• Mehrere regulatorische Proteine ​​erkennen Veränderungen in Umweltsignalen. Dann verändern sie die Genexpressionsniveaus. 
• Das ist bemerkenswert Bakterien haben viele Möglichkeiten entwickelt, die Flagellenrotation zu kontrollieren. basierend auf Signaltransduktionswegen, an denen Transkriptionsaktivatoren oder -repressoren beteiligt sind.
• Ebenfalls, Bakterien bauen neue Rotoren, wenn ihre Umgebung es erfordert oder die regulatorischen Signale anderer Zellen. 

Überraschenderweise können Flagellen in Dating-Apps sogar „nach links und rechts wischen“!

Andere Funktionen von Flagellen

Um die anderen Rollen von Flagellen neben der Fortbewegung zu verstehen, möchte ich Sie durch diesen Abschnitt über „Andere Funktionen von Flagellen“ führen. Ich werde diskutieren '„Verwendung von Flagellen als sekretorisches Organell“, „Typ-IV-Pili-Funktion mit Flagellen“ und „Sekretion über die Membran“ kurz. Lesen Sie weiter, um mehr über die verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten von Flagellen zu erfahren.

Verwendung von Flagellen als sekretorisches Organell

Flagellen sind nicht nur für ihre zelluläre Bewegung bekannt, sondern können auch als sekretorische Organellen fungieren. Man findet sie in Bakterien, Archaeen und Eukaryoten, und dienen der Übertragung von Proteinen wie Virulenzfaktoren, Toxine und Enzyme.

Zum Beispiel, 

• Salmonella Typhimurium nutzt sein Flagellum, um übertragen bei einer Infektion Virulenzfaktoren und Toxine. 
• In Archaeen, Flagellen haben sich entwickelt, um Proteine ​​zu liefern. 
• Bei Pilzen und Pflanzen wird angenommen, dass dies der Fall ist Flagellen helfen bei der Zellwandumgestaltung.

Um die Effizienz der Flagellenübertragung zu erhöhen, Wissenschaftler können die Hakenlänge regulieren oder bestimmte Aminosäuren modifizieren. Das Verständnis dieses Prozesses kann zu großen Fortschritten in der Biotechnologie und Medizin führen.

Pili-Funktion vom Typ IV mit Flagellen

Pili vom Typ IV sind Filamente, die auf der Oberfläche vieler prokaryotischer Organismen vorkommen. Sie helfen den Zellen, an Oberflächen zu haften. Flagellen sind peitschenartige Fortsätze, die den Zellen helfen, sich im Wasser zu bewegen. Sowohl Pili als auch Flagellen vom Typ IV spielen eine wichtige Rolle in zellulären Prozessen.

Hier ist eine Tabelle ihrer Funktionen:

Funktion	Beschreibung
Festhalten	Pili vom Typ IV haben eine starke Bindung, während Flagellen eine schwache Bindung haben.
Konjugation	Pili vom Typ IV werden zur bakteriellen Konjugation verwendet, Flagellen jedoch nicht.
Zugkraft	Flagellen können mit gewickelten Filamenten die Umwelt angreifen.
Signalerkennung	Flagellen verfügen über Rezeptoren, die chemische Veränderungen wahrnehmen.

Die Funktionen beider kennen Pili und Flagellen vom Typ IV können Ihnen dabei helfen, genau zu bestimmen, welche Strukturen an bestimmten zellulären Prozessen beteiligt sind. Warum sollten Sie sich um die Privatsphäre sorgen, wenn Sie alle Ihre Geheimnisse hinter der Membran verbergen können?

Sekretion über die Membran

Flagellen sind für die Zellsekretion von entscheidender Bedeutung. Sie helfen dabei, Moleküle durch die Zellmembran zu bewegen. Wie winzige Poren oder Ionenkanäle fungieren Flagellen als Bahnen oder Pumpen, die Substanzen transportieren in und aus der Zelle. Um das zelluläre Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, muss dieser Prozess genau gesteuert werden.

Flagellen haben einen anderen Zweck; die Umgebung wahrnehmen. Ihr Motorproteinkomplex kann Veränderungen des pH-Werts, der Temperatur und der Lichtintensität erkennen und macht sie zu einem großartigen Begleiter Kommunikationsverbindung zwischen der Zelle und ihrer Umgebung.

Einige Bakterien nutzen es sogar Flagellenähnliche Sekretionssysteme vom Typ III, um Giftstoffe direkt in die Zellen des Wirts zu transportieren. Dadurch können die Krankheitserreger physikalische Barrieren wie Zellmembranen überwinden.

Vor Jahrhunderten, Antonie van Leeuwenhoek entdeckte und beschrieb Flagellen, als er Bakterien unter seinem Mikroskop beobachtete. Jetzt wissen wir, dass diese Organellen für das Überleben und die Entwicklung von Organismen von entscheidender Bedeutung sind, von der bakteriellen Virulenz bis zur Spermienmotilität in höheren Organismen.

Häufigste Fragen

Was sind Flagellen?

A: Flagellen sind peitschenartige Fortsätze, die aus der Zelloberfläche herausragen und der bakteriellen Beweglichkeit dienen.

Was ist der Unterschied zwischen Zilien und Flagellen?

A: Zilien und Geißeln sind in Struktur und Funktion ähnlich, aber Zilien sind kürzer und zahlreicher als Geißeln.

Was sind bakterielle Flagellen?

A: Bakterielle Flagellen sind lange, haarähnliche Gebilde, die aus der Oberfläche bestimmter Bakterienarten herausragen und der Fortbewegung dienen.

Was sind archaische Flagellen?

A: Archaeische Flagellen ähneln in ihrer Struktur bakteriellen Flagellen, werden jedoch von einer anderen Art von Motorprotein angetrieben und werden für andere Zwecke verwendet.

Was sind die Hauptstrukturbestandteile bakterieller Flagellen?

A: Bakterielle Flagellen bestehen aus einem Protein namens Flagellin, das ein spiralförmiges Filament bildet, das sich von der Zelloberfläche aus erstreckt. Das Flagellum ist an seiner Basis hauptsächlich an einem Motor verankert, der sich innerhalb der Zytoplasmamembran befindet.

Wie treiben Flagellen eine Zelle an?

A: Flagellen funktionieren, indem sie sich in einer propellerähnlichen Bewegung drehen, die die Zelle vorwärts treibt. Diese Bewegung wird von einem Motor angetrieben, der sich an der Basis des Flagellums befindet.

Wie werden Flagellen im bakteriellen Leben verwendet?

A: Flagellen werden von Bakterien für verschiedene Zwecke genutzt, darunter Motilität, Adhäsion und die Bildung von Biofilmen. Sie werden auch als sekretorische Organellen zur Translokation von Proteinen außerhalb der Zelle verwendet.

Wo befinden sich Flagellen bei gramnegativen Bakterien?

A: Bei gramnegativen Bakterien befinden sich Flagellen im periplasmatischen Raum zwischen der inneren und äußeren Membran und sind an der Peptidoglycanschicht der Zellwand befestigt.

Wie hängen Flagelline verschiedener Bakterien zusammen?

A: Flagelline aus verschiedenen Bakterien können in Sequenz und Struktur ähnlich sein, sind aber oft einzigartig für eine bestimmte Bakterienart oder einen bestimmten Bakterienstamm.

Wie groß sind prokaryotische Flagellen?

A: Prokaryontische Flagellen haben typischerweise einen Durchmesser von etwa 10 nm und eine Länge von mehreren Mikrometern.

Können Flagellen Harnwegsinfektionen verursachen?

A: Ja, begeißelte Bakterien wie Escherichia coli können Harnwegsinfektionen verursachen, indem sie ihre Geißeln nutzen, um die Harnröhre hinauf und in die Blase zu gelangen.

Fazit

Flagellen spielen eine Schlüsselrolle bei der Fortbewegung und Adhäsion von Zellen. Sie sind wie Haare, die sich um oder auf der Zelle befinden und sowohl von prokaryotischen als auch von eukaryotischen Zellen zur Bewegung genutzt werden. Bakterielle Flagellen bestehen aus Flagellin und einem Basalkörper, während eukaryontische Flagellen aus Tubulin bestehen. Die Rotationsrichtung wird von den Proteinen Mota und MotB gesteuert, die sich innerhalb der Zytoplasmamembran befinden. Peritriche Flagellen breiten sich über die Zelloberfläche aus, während monotriche Bakterien nur ein polares Flagellum haben. Flagellen können wie Sekretionssysteme vom Typ III auch zur Sekretion verwendet werden, indem sie als sekretorische Organellen unterhalb der Zellmembran verwendet werden. Flagellen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Bildung und Adhäsion von Biofilmen. Darüber hinaus produzieren verschiedene Bakterienstämme oder -arten unterschiedliche Arten von Flagellinen. Im Gegensatz dazu sehen archaische Flagellen wie bakterielle Pili- oder Fimbrienstrukturen aus, wirken aber genauso wie bakterielle Flagellen.