Жгутик

Жгутик (flagellum) — органелла движения, встречающаяся у бактерий, ряда простейших (например, у класса жгутиконосцев), а также у зооспор и сперматозоидов многих организмов. В клетке обычно присутствует от одного до четырёх жгутиков, реже — больше.

Жгутик эукариотической клетки

Жгутик эукариот представляет собой вырост клетки толщиной около 0,25 мкм и длиной до 150 мкм, покрытый плазматической мембраной. Внутри расположена аксонема — цилиндрическая структура, стенка которой образована девятью парами микротрубочек, соединённых между собой белковыми «ручками». В центре аксонемы находятся две (реже одна, три или более) центральные микротрубочки. Такая организация известна как структура «9 + 2».

• Основание: В основании жгутика лежат два взаимно перпендикулярных базальных тельца (кинетосомы), которые служат точкой сборки и заякоривания органеллы.
• Механизм движения: Движение жгутика осуществляется волнообразно или воронкообразно за счёт скольжения микротрубочек соседних пар относительно друг друга. Этот процесс обеспечивается белковыми «ручками» (динеиновыми ручками), которые используют энергию АТФ. У некоторых многоклеточных животных (например, в дыхательных путях) множественные жгутики или реснички создают ток жидкости или слизи.

Жгутик прокариотической клетки (бактерий)

Жгутики бактерий принципиально отличаются от эукариотических по структуре, составу и механизму работы.

• Размер и строение: Они значительно тоньше (диаметром 10–60 нм) и не окружены цитоплазматической мембраной. Нить жгутика изогнута и состоит из 3–11 скрученных винтообразно фибрилл (нитей) белка флагеллина.
• Основание: У основания расположены крючок и парные диски (базальное тело), которые соединяют жгутик с клеточной стенкой и мембраной. Количество дисков различается: у грамположительных бактерий — одна пара, у грамотрицательных — две пары.
• Механизм движения: Бактериальный жгутик не способен изгибаться, как эукариотический. Он движется, вращаясь вокруг своей оси наподобие пропеллера, подобно двигателю. Источником энергии служит не АТФ, а протонный градиент (электрохимический градиент ионов водорода) на мембране клетки.
• Типы расположения: По расположению жгутиков бактерии классифицируют на:
  • Монотрихи — один жгутик.
  • Политрихи — пучок жгутиков:
    • Лофотрихи — пучок на одном полюсе клетки.
    • Амфитрихи — пучки на обоих полюсах.
  • Перитрихи — жгутики расположены по всей поверхности клетки.

Жгутики бактерий обладают выраженными антигенными свойствами (Н-антигены), что используется в их идентификации и серологической диагностике инфекций.

Современный контекст

Исследования последних десятилетий позволили детально изучить молекулярный «двигатель» бактериального жгутика. Он представляет собой сложный белковый наномеханизм, встроенный в мембрану клетки. Этот роторный двигатель способен вращаться со скоростью до 100 000 оборотов в минуту и менять направление вращения, что позволяет бактерии хаотично двигаться или целенаправленно плыть по градиенту химических веществ (хемотаксис). У архей жгутики (часто называемые археллами) также вращаются, но их структура и белки сборки эволюционно отличаются от бактериальных, что указывает на их независимое происхождение.