أنواع عديدة في مجالات البكتيريا
والأركيا قادرة على نوع من الحركة. هذا يمكن أن يكون في شكل حركة سوطية أو حركة
انزلاقية.
الحركة السوطية Flagellar Motility
تتحرك العديد من الخلايا البكتيرية
والأركية باستخدام "الآت متناهية الصغر nanomachines"
مذهلة تسمى أسواط flagella (مفرد، سوط flagellum). اعتمادا على النوع،
قد يرتبط سوط واحد أو أكثر على أحد أو كلا طرفي الخلية، أو على مواقع متوزعة على
سطح الخلية.
تتراوح الأسواط في الطول من 10
ميكرومتر إلى 20 ميكرومتر وهي أطول بعدة من أضعاف من قطر diameter
الخلية. لأنها بسمك حوالي 20 نانومتر فقط،
فإنه لا يمكن رؤيتها بالمجهر الضوئي light
microscope ما لم تصبغ. ومع ذلك، يمكن الإستدلال على وجودها باستخدام الفحص بمجهر الحقل
المظلم dark-field.
في مجال البكتيريا، يتكون كل سوط
من خيط حلزوني helical filament، خطاف hook، وجسم قاعدي basal
body. يتكون الخيط الأجوف hollow filament
من خيوط صلبة وطويلة من البروتين protein بينما يربط الخطاف الخيط بالجسم القاعدي المثبت في الغشاء الخلوي cell membrane
والجدار الخلوي cell wall.
الجسم القاعدي هو تجميع لأكثر من
20 بروتين مختلف والتي تشكل جذع مركزي ومجموعة من الحلقات rings
المطوقة. البكتيريا الموجبة لغرام Gram-positive
لديها زوج من الحلقات المضمنة في الغشاء الخلوي وحلقة واحدة في الجدار الخلوي، بينما البكتيريا السالبة لغرام لديها زوج من
الحلقات المضمنة في الغشاء الخلوي وزوج آخر في الجدار الخلوي.
في مجال الأركيا، تكوين وتركيب
البروتينات السوطية flagellar
protein يختلف عن ذلك
الذي في البكتيريا؛ رغم أن الحركة تبدو متشابهة.
يمثل الجسم القاعدي محرك بيولوجي
قوي أو محرك دوار يولد دوران من نوع المروحة للسوط. تأتي الطاقة energy للدوران من انتشار البروتونات protons
(أيونات الهيدروجين hydrogen ions؛ +H) في الخلية عبر البروتينات المرتبطة بالجسم القاعدي. هذه الطاقة كافية لانتاج ما يصل إلى 1،500 دورة في الدقيقة rpm للخيط، مما يدفع
الخلية إلى الأمام.
ما الميزة المكتسبة لامتلاك
الخلايا للأسواط؟ في الطبيعة، هناك
العديد من المواد الغذائية الكيميائية chemical
nutrients في البيئة التي
تحتاجها الخلايا من أجل البقاء. سوف تتحرك الخلايا نحو هذه المواد الجاذبة attractants
باستخدام الأسواط لتحرك تدرج التركيز concentration
gradient، أي نحو
الجاذب. تسمى هذه العملية الإنجذاب الكيميائي chemotaxis.
لكونها صغيرة جدا، تشعر الخلايا بالمواد الكيميائية المحيطة بها باستخدام نظام الإستشعار الزمني temporal sensing
system (الإستشعار الزمني:
الإستشعار الذي يقارن البيئة والتركيز الكيميائي من لحظة
إلى أخرى). في حالة
عدم وجود التدرج، كل الأسواط
تدور كحزمة عكس
اتجاه عقارب الساعه وتتحرك الخلية إلى
الأمام مباشرة في اندفاعات قصيرة
تسمى "جولات runs".
يمكن أن تستمر هذه الجولات بضعة ثوان ويمكن
أن تتحرك الخلايا ما يصل إلى 10
أضعاف طولها في الثانية (يمكن أن يركض
أسرع إنسان حوالي 5 - 6 طول جسمه في الثانية
الواحدة). عكس الدوران السوطي (دوران باتجاه عقارب الساعة clockwise
rotation) يسبب أن الخلية "تتعثر" عشوائيا لمدة ثانية بينما تصبح الأسواط مفككة. ثم يعكس المحرك الاتجاه مرة
أخرى ويحدث ركض آخر في اتجاه جديد.
إذا كان تدرج الجاذب attractant
gradient موجود، يتغير سلوك الخلية cell behavior; والخلايا التي تتحرك إلى التدرج تواجه الآن فترات أطول
عندما يتحول المحرك عكس عقارب الساعة (اندفاعات مطولة) وفترات أقصر عندما يتحول
باتجاه عقارب الساعة (اندفاعات مقصرة). النتيجة المجمعة هي حركة صافية نحو
الجاذب، أي، نحو تدرج التركيز.
أنواع مماثلة من السلوك الحركي
تشاهد في الكائنات ضوئية التخليق photosynthetic التي تتحرك باتجاه الضوء (الإنجذاب الضوئي phototaxis)
أو خلايا أخرى تتحرك باتجاه غاز الأكسجين oxygen
gas (الإنجذاب الغازي
aerotaxis).
يوجد نوع إضافي من التنظيم السوطي flagellar organization
في السبيروكيتات spirochetes، مجموعة من الأنواع البكتيرية الملتفة coiled
السالبة لغرام gram-negative. تتحرك الخلايا
بواسطة أسواط تمتد من أحد أو كلا قطبي poles الخلية ولكن تنطوي للخلف على امتداد جسم الخلية. تحاط هذه الأسواط الداخلية endoflagella
وجسم الخلية بغشاء غمدي sheath membrane خارجي. تنتج الحركة من الالتواء الموّلد على الخلية عن طريق
الدوران العادي للأسواط. الحركة
الناتجة هي أقل انتظاما وأكثر تقطعاً من الحركة السوطية.
الحركة الانزلاقية Gliding Motility
يمكن ان تتحرك بعض الخلايا
البكتيرية بدون أسواط بواسطة الانزلاق عبر سطح صلب. تحدث الحركة على امتداد المحور الطويل long axis
للخلايا العصوية أو الخيطية الشكل bacillus-
or filamentous-shaped cells
وعادة هي أبطأ من الحركة السوطية. السيانوبكتيريا cyanobacteria والميكسوبكتيريا myxobacteria هي مثالان لكائنات حية ذات حركة انزلاقية. كيف تتحرك الخلايا فعلا غير مفهوم بالكامل. يبدو أن القوة للانزلاق تتولد بواسطة البروتينات السيتوبلازمية cytoplasmic proteins
(البروتينات الحركية motor proteins) التي تتحرك على امتداد مسار حلزوني يدفع الخلية إلى الأمام.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق