FLAGELLI: EUCARIOTI, PROCARIOTI (STRUTTURA E FUNZIONI) - BIOLOGIA - 2025

Un flagello è una proiezione cellulare a forma di frusta che partecipa alla locomozione di organismi unicellulari e al movimento di varie sostanze in organismi più complessi.

Troviamo flagelli sia nella linea eucariotica che in quella procariotica. I flagelli procarioti sono elementi semplici, formati da un singolo microtubulo composto da subunità flagelline configurate in modo elicoidale, formanti un nucleo cavo.

Fonte: LadyofHats. Versione spagnola di Alejandro Porto

Negli eucarioti la configurazione è di nove paia di microtubuli di tubulina e due coppie situate nella regione centrale. Uno degli esempi tipici di flagelli sono le estensioni dello sperma, che danno loro mobilità e permettono all'ovulo di fecondare.

Le ciglia, un altro tipo di prolungamento cellulare, hanno una struttura e una funzione simili ai flagelli, ma non devono essere confuse con i flagelli. Sono molto più brevi e si muovono in modo diverso.

Flagelli nei procarioti

Nei batteri, i flagelli sono filamenti elicoidali le cui dimensioni sono comprese tra 3 e 12 micrometri di lunghezza e 12-30 nanometri di diametro. Sono più semplici degli stessi elementi negli eucarioti.

Struttura

Strutturalmente, i flagelli dei batteri sono composti da una molecola proteica chiamata flagellina. Le flagelline sono immunogeniche e rappresentano un gruppo di antigeni chiamati "antigeni H" che sono specifici per ciascuna specie o ceppo. Questa è configurata in modo cilindrico, con un centro cavo.

In questi flagelli possiamo distinguere tre parti principali: un lungo filamento esterno, un uncino che si trova all'estremità del filamento e un corpo basale che è ancorato all'amo.

Il corpo basale condivide le caratteristiche con l'apparato secretorio per i fattori di virulenza. Questa somiglianza potrebbe indicare che entrambi i sistemi sono stati ereditati da un antenato comune.

Classificazione

A seconda della posizione del flagello, i batteri sono classificati in diverse categorie. Se il flagello si trova ai poli della cellula come una singola struttura polare ad un'estremità è monotero e se lo fa ad entrambe le estremità è anfibio.

Il flagello può anche essere trovato come un "pennacchio" su uno o entrambi i lati della cella. In questo caso, il termine assegnato è lofotico. L'ultimo caso si verifica quando la cellula ha più flagelli distribuiti in modo omogeneo su tutta la superficie, ed è chiamato peritrico.

Ciascuno di questi tipi di flagellazione mostra anche variazioni nel tipo di movimenti che fanno i flagelli.

I batteri mostrano anche altri tipi di proiezioni sulla superficie cellulare. Uno di questi è il pili, questi sono più rigidi di un flagello e ce ne sono di due tipi: quelli corti e abbondanti e quelli lunghi coinvolti nei rapporti sessuali.

Movimento

La spinta o rotazione del flagello batterico è il prodotto dell'energia proveniente dalla forza protone-motoria e non direttamente dall'ATP.

I flagelli batterici sono caratterizzati dal fatto che non ruotano a velocità costante. Questo parametro dipenderà dalla quantità di energia che la cellula sta producendo in un dato momento. Il batterio è in grado non solo di modulare la velocità, ma può anche cambiare direzione e movimento flagellari.

Quando i batteri sono diretti verso una particolare area, è probabile che siano attratti da uno stimolo. Questo movimento è noto come taxi e il flagello consente all'organismo di spostarsi nella posizione desiderata.

Flagelli negli eucarioti

Come gli organismi procarioti, gli eucarioti mostrano una serie di processi sulla superficie della membrana. I flagelli eucariotici sono costituiti da microtubuli e sono lunghe proiezioni coinvolte nel movimento e nella locomozione.

Inoltre, nelle cellule eucariotiche possono esserci una serie di processi aggiuntivi che non devono essere confusi con i flagelli. I microvilli sono estensioni della membrana plasmatica coinvolte nell'assorbimento, secrezione e adesione delle sostanze. È anche correlato alla motilità.

Struttura

La struttura dei flagelli eucariotici è chiamata assonema: una configurazione composta da microtubuli e un'altra classe di proteine. I microtubuli sono configurati in un modello chiamato "9 + 2", che indica che esiste una coppia di microtubuli centrali circondata da 9 coppie esterne.

Sebbene questa definizione sia molto popolare in letteratura, può essere fuorviante, poiché solo una coppia si trova al centro e non due.

Struttura dei microtubuli

I microtubuli sono elementi proteici costituiti dalla tubulina. Di questa molecola esistono due forme: alfa e beta tubulina. Questi si raggruppano insieme formando un dimero, che formerà l'unità dei microtubuli. Le unità polimerizzano e si aggregano lateralmente.

Ci sono differenze tra il numero di protofilamenti che hanno i microtubuli che si trovano intorno alla coppia centrale. Uno è noto come tubulo A o completo perché ha 13 protofilamenti, in contrasto con il tubulo B, che ha solo 10-11 filamenti.

Dynein e nexin

Ciascuno dei microtubuli è attaccato dalla sua estremità negativa a una struttura nota come corpo basale o cinetosoma, che è simile nella struttura al centriolo dei centrosomi con nove triplette di microtubuli.

La proteina dineina, di grande importanza nel movimento flagellare eucariotico (una ATPasi), è associata da due braccia a ciascun tubulo A.

Nexin è un'altra proteina importante nella composizione del flagello. Questo è responsabile dell'unione delle nove coppie di microtubuli esterni.

Movimento

Il movimento dei flagelli eucariotici è diretto dall'attività della proteina dineina. Questa proteina, insieme alla chinesina, sono gli elementi motori più importanti che accompagnano i microtubuli. Questi "camminano" sul microtubulo.

Il movimento si verifica quando le coppie di microtubuli esterni si spostano o scivolano. La dyneina è collegata sia ai tubuli di tipo A che a quelli di tipo B. Nello specifico, la base è associata ad A e la testa a B. Nexin svolge anche un ruolo nel movimento.

Sono pochi gli studi incaricati di chiarire il ruolo specifico della dineina nel movimento flagellare.

Differenze tra flagelli procarioti ed eucarioti

Dimensioni

I flagelli nelle linee procariotiche sono più piccoli, raggiungono i 12 um di lunghezza e il diametro medio è 20. I flagelli eucariotici possono superare i 200 um di lunghezza e il diametro è vicino a 0,5 um.

Configurazione strutturale

Una delle caratteristiche più importanti dei flagelli eucariotici è la loro organizzazione dei microtubuli 9 + 0 e la configurazione delle fibre 9 + 2. Gli organismi procarioti mancano di questa organizzazione.

I flagelli procarioti non sono avvolti nella membrana plasmatica, come nel caso degli eucarioti.

La composizione dei flagelli procarioti è semplice e include solo molecole proteiche flagelline. La composizione dei flagelli eucariotici è più complessa, costituita da tubulina, dineina, nexina e un set aggiuntivo di proteine, oltre ad altre grandi biomolecole come carboidrati, lipidi e nucleotidi.

Energia

La fonte di energia dei flagelli procarioti non è data da una proteina ATPasi ancorata nella membrana, ma dalla forza motrice del protone. Il flagello eucariotico possiede una proteina ATPasi: la dineina.

Somiglianze e differenze con le ciglia

Analogie

Ruolo nella locomozione

La confusione tra ciglia e flagelli è comune. Entrambi sono processi citoplasmatici che assomigliano ai capelli e si trovano sulla superficie delle cellule. Funzionalmente, sia le ciglia che i flagelli sono proiezioni che facilitano la locomozione cellulare.

Struttura

Entrambi derivano dai corpi basali e hanno un'ultra-struttura abbastanza simile. Allo stesso modo, la composizione chimica di entrambe le proiezioni è molto simile.

differenze

Lunghezza

La differenza cruciale tra le due strutture è legata alla lunghezza: mentre le ciglia sono protuberanze corte (tra 5 e 20 um di lunghezza), i flagelli sono notevolmente più lunghi e possono raggiungere lunghezze superiori a 200 um, quasi 10 volte più lunghe. delle ciglia.

Quantità

Quando la cellula ha le ciglia, di solito lo fa in numero significativo. A differenza delle cellule che hanno flagelli, che generalmente ne hanno uno o due.

Movimento

Inoltre, ogni struttura ha un movimento particolare. Le ciglia si muovono con colpi potenti e i flagelli in modo ondeggiante, simile a una frusta. Il movimento di ogni cilio nella cellula è indipendente, mentre quello dei flagelli è coordinato. Le ciglia sono ancorate a una membrana ondulata e i flagelli no.

Complessità

C'è una differenza peculiare tra la complessità delle ciglia e dei flagelli in ogni struttura. Le ciglia sono proiezioni complesse lungo tutta la loro lunghezza, mentre la complessità del flagello è limitata solo alla base, dove si trova il motore responsabile della rotazione.

Funzione

Per quanto riguarda la loro funzione, le ciglia sono coinvolte nel movimento delle sostanze in una direzione specifica ei flagelli sono solo legati alla locomozione.

Negli animali, la funzione principale delle ciglia è la mobilitazione di liquidi, muco o altre sostanze sulla superficie.

Riferimenti

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