FLAGELS: EUCARIOTA, PROCARIOTA (ESTRUCTURA I FUNCIONS) - BIOLOGIA - 2025

Un flagell és una projecció cel·lular en forma de fuet que participa en la locomoció d'organismes unicel·lulars i en el moviment de diverses substàncies en els organismes més complexos.

Els flagels els trobem tant en el llinatge eucariota com en el procariota. Els flagels procariotes són elements simples, formats per un sol microtúbul compost de subunitats de flagelina configurat de manera helicoïdal, formant un nucli buit.

Font: LadyofHats. Versió en espanyol d'Alejandro Porto

En els eucariotes la configuració és de nou parells de microtúbuls de tubulina i dos parells situats a la regió central. Un dels exemples típics dels flagels són les prolongacions dels espermatozoides, que els atorga mobilitat i permeten la fecundació de l'òvul.

Els cilis, un altre tipus de prolongació cel·lular, tenen una estructura i funció similar a el dels flagels, però no s'ha de confondre amb aquests. Són molt més curts i es mouen de manera diferent.

Flagels en procariotes

En els bacteris, els flagels són filaments helicoïdals les dimensions estan en el rang de 3 a 12 micròmetres de longitud i de 12 a 30 nanòmetres de diàmetre. Són més simples que els mateixos elements en els eucariotes.

estructura

Estructuralment, els flagels dels bacteris estan compostos d'una molècula de naturalesa proteica anomenada flagel·lina. Les flagelinas són inmunogénicas i representen un grup d'antigen anomenats "antígens H" que són específics de cada espècie o soca. Aquesta es configura de manera cilíndrica, amb el centre buit.

En aquests flagels, podem distingir tres parts principals: un filament extern i llarg, un ganxo que se situa a la fi de l'filament i un cos basal que està ancorat a el ganxo.

El cos basal comparteix característiques amb l'aparell de secreció per factors de virulència. Aquesta similitud podria indicar que els dos sistemes han estat heretats a partir d'un ancestre en comú.

classificació

Depenent de la ubicació de l'flagell, els bacteris es classifiquen en diferents categories. Si el flagell s'ubica als pols de la cèl·lula com una sola estructura polar en un sol extrem és monotrica i si ho fa en tots dos extrems és anfitrica.

El flagell també pot trobar-se a manera de "plomall" en un o en ambdós costats de la cèl·lula. En aquest cas, el terme assignat és lofotrico. L'últim cas ocorre quan la cèl·lula posseeix flagels múltiples distribuïts de manera homogènia per tota la superfície, i es denomina peritrico.

Cada un d'aquests tipus de flagel·lació també exhibeix variacions en el tipus de moviments que realitza el flagell.

A la superfície de la cèl·lula, els bacteris també presenten un altre tipus de projeccions. Un d'ells són els pili, aquests són més rígids que un flagell i ha de dos tipus: els curt i abundants, i els llargs implicats en l'intercanvi sexual.

moviment

L'empenta o la rotació de el flagell bacterià és producte de l'energia provinent de la força protó-motriu i no directament de l'ATP.

Els flagels bacterians es caracteritzen per no rotar a una velocitat constant. Aquest paràmetre dependrà de la quantitat d'energia que s'estigui produint la cèl·lula en un moment determinat. El bacteri és capaç no només de modular la velocitat, també pot canviar la direcció i el moviment flagel·lar.

Quan el bacteri es dirigeix ​​a una zona en particular, és probable que sigui atreta per un estímul. A aquest moviment se li coneix com taxis i el flagell permet que l'organisme es desplaci fins al lloc desitjat.

Flagels en eucariotes

A l'igual que els organismes procariotes, els eucariotes exhibeixen una sèrie de prolongacions en la superfície de la membrana. Els flagels eucariotes estan formats per microtúbuls i són llargues projeccions involucrades en el moviment i en la locomoció.

A més, en les cèl·lules eucariotes poden existeixen una sèrie de prolongacions addicionals que no s'han de confondre amb els flagels. Les microvellositats són extensions de la membrana plasmàtica implicada en l'absorció, secreció i adhesió de substàncies. També està relacionada amb la motilitat.

estructura

L'estructura dels flagels eucariotes es denomina axonema: una configuració formada per microtúbuls i una altra classe de proteïnes. Els microtúbuls es configuren en un patró anomenat "9 + 2", la qual cosa indica que hi ha un parell de microtúbuls central envoltat per 9 parells exteriors.

Tot i que aquesta definició és molt popular a la literatura, pot portar a equivocacions, ja que al centre se situa un sol parell - i no dos.

Estructura dels microtúbuls

Els microtúbuls són elements proteics formats per tubulina. D'aquesta molècula, hi ha dues formes: la tubulina alfa i beta. Aquests s'agrupen formant un dímer, que formarà la unitat dels microtúbuls. Les unitats polimeritzen i s'agreguen de manera lateral.

Hi ha diferències entre el nombre de protofilaments que posseeixen els microtúbuls que es localitzen envoltant a el parell central. A un se li coneix com túbul A o complet perquè presenta 13 protofilaments, en contrast amb el túbul B, que posseeix només de 10 a 11 filaments.

Dineína i nexina

Cadascun dels microtúbuls, es troben units pel seu extrem negatius a una estructura coneguda com a cos basal o cinetosoma, el qual és similar en estructura a l'centríol dels centrosomes amb nou triplets de microtúbuls.

La proteïna dineïna, de gran importància en moviment flagel·lar eucariòtic (una ATPasa), es troba associada mitjançant dos braços a cada túbul A.

La nexina és una altra proteïna important en la composició de l'flagell. Aquesta s'encarrega d'unir els nou parells de microtúbuls exteriors.

moviment

El moviment dels flagels eucariota ve dirigit per l'activitat de la proteïna dineina. Aquesta proteïna, al costat de la kinesina, són els elements motors de major rellevància que acompanyen els microtúbuls. Aquestes "caminen" sobre el microtúbul.

El moviment té lloc quan passa el desplaçament o lliscament dels parells de microtúbuls externs. La dineina es troba enllaçada tant als túbuls de l'tipus A com als de tipus B. Específicament, la base es troba associada als A i el cap als B. La nexina també té un paper en el moviment.

Hi ha pocs estudis que s'han encarregat de dilucidar el paper concret de la dineina en el moviment flagel·lar.

Diferències entre els flagells procariotes i eucariotes

dimensions

Els flagels en els llinatges procariotes són més petits, podent arribar als 12 um de llarg i el diàmetre mitjana és de 20. Els flagels eucariotes poden superar els 200 um de longitud i el diàmetre està proper a 0.5 um.

configuració estructural

Una de les característiques més resaltantes dels flagels eucariotes és la seva organització de microtúbuls 9 + 0 i la configuració de fibres 9 + 2. Els organismes procariotes no tenen aquesta organització.

Els flagels procariotes no estan embolicats en la membrana plasmàtica, com passa amb els eucariotes.

La composició dels flagels procariotes és senzilla i només inclou molècules de la proteïna flagelina. La composició dels flagels eucariotes és més complexa, i està formada de tubulina, dineina, nexina i un joc de proteïnes addicional - a més de presentar altres biomolècules grans com carbohidrats, lípids i nucleòtids.

energia

La font d'energia dels flagels procariotes no ve donada per una proteïna ATPasa ancorada a la membrana, sinó de la força protó motriu. El flagell eucariota si posseeix una proteïna ATPasa: la dineina.

Similituds i diferències amb els cilis

similituds

Paper en la locomoció

És comú la confusió entre els cilis i els flagels. Tots dos són prolongacions citoplasmàtiques que recorden un pèl i es localitzen a la superfície de les cèl·lules. Funcionalment, tant els cilis com els flagels són projeccions que faciliten la locomoció cel·lular.

estructura

Tots dos sorgeixen dels cossos basals i tenen una ultra estructura bastant similar. Igualment, la composició química de les dues projeccions és molt semblant.

diferències

longitud

La diferència crucial entre les dues estructures està relacionada amb la longitud: mentre que els cilis són projeccions curtes (entre 5 i 20 um de longitud), els flagels són considerablement més llargs i poden arribar a longituds majors als 200 um, gairebé 10 vegades més llarg que els cilis.

quantitat

Quan la cèl·lula presenta cilis, generalment ho fa en quantitats significatives. En contrast amb les cèl·lules que tenen flagels, que generalment tenen un o dos.

moviment

A més, cada estructura té un moviment peculiar. Els cilis es mouen en cops poderosos i els flagells de manera ondulant, similar a un fuet. El moviment de cada cili en la cèl·lula és independent, mentre que el dels flagels és coordinat. Els cilis es troben ancorats a una membrana ondulant i els flagells no.

complexitat

Hi ha una diferència peculiar entre la complexitat de cilis i flagels al llarg de cada estructura. Els cilis són projeccions complexes en tota la longitud, mentre que la complexitat de l'flagell es restringeix només a la base, on es troba el motor que s'encarrega de la rotació.

funció

Quant a la seva funció, els cilis estan implicats en el moviment de substàncies en alguna direcció específica i els flagels només estan relacionats amb la locomoció.

En els animals, la funció principal dels cilis és la mobilització de fluids, mocs o altres substàncies sobre la superfície.

referències

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, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). La cèl·lula. Marbán.
3. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I'Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrated Principles of Zoology. New York: McGraw-Hill. 14th Edition.
4. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologia dels microorganismes. Pearson Educacion.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Casi, CL, & Johnson, TR (2004). Microbiology: an introduction (Vol. 9). San Francisco, CA: Benjamin Cummings.