Flagell (flagellum) – piskliknande rörelseorganell i eukaryota celler

Flagell (flagellum) – upptäck hur piskliknande flageller i eukaryota celler, byggda av mikrotubuli, driver rörelse, skiljer sig från cilier och deras evolution.

En flagell (plural: flagella) är en lång, piskliknande struktur som hjälper vissa encelliga organismer att röra sig. Den består av mikrotubuli och omges av cellens membran, vilket gör den till en utlöpare av cellens yta. Flagellerna hjälper till att driva celler och organismer i en piskliknande rörelse; hos många eukaryoter ses ett typiskt "S"-format rörelsemönster. Flagellen är alltså inte en fristående struktur utan en del av cellens yttre och rör sig i samspel med cytoskelettet under membranet.

Struktur

Den inre skelettliknande delen av en eukaryot flagell kallas ofta axonem. Det vanligaste arrangemanget är "9+2": nio dubbla mikrotubuli-par sitter i en ring runt två enkla mikrotubuli i mitten. I botten av flagellen finns ett basalkropp eller kinetosom som består av nio tripletter av mikrotubuli och fungerar som utgångspunkt för flagellens uppbyggnad.

Axonemen hålls ihop och kontrolleras av proteiner som dyneinarmer, nexinlänkar och radiella spegelstrukturer. Dyneinarmerna använder ATP för att skapa glidrörelser mellan mikrotubuli, vilket via mekaniska begränsningar omvandlas till böjning och därmed flagellens slag.

Rörelsemekanism

Flagellens rörelse uppstår då dyneinmolekyler med ATP som energikälla får mikrotubuli att glida mot varandra. Eftersom axonemen innehåller länkande proteiner och är fäst i basalkroppen omvandlas denna glidrörelse till en koordinerad böjning. Resultatet blir det typiska svängande eller "S"-formade slaget som driver cellen framåt.

Skillnad mot bakterieflageller

Eukaryota flageller skiljer sig fundamentalt från bakterieflageller. Bakterieflageller är byggda av proteinet flagellin och fungerar som en roterande propeller fäst i cellväggen (en roterande motor). Eukaryota flageller är däremot membranomslutna och drivs av interna mikrotubuli samt motorprotein (dynein) som skapar ett vågliknande rörelsemönster.

Cilier vs flageller

Flagellerna är strukturellt nära besläktade med cilierna. Skillnaderna ligger ofta i storlek, antal och rörelsemönster: cilier är vanligtvis kortare och kan förekomma i stora bestånd på cellens yta medan flageller ofta är längre och färre till antalet (till exempel en eller några få). På molekylär nivå är uppbyggnaden mycket likartad, och vissa forskare har därför föreslagit samlingsgrupper som Undulipodia för organismer som har dessa strukturer.

Funktioner utöver förflyttning

• Sensorisk roll: Många cilia/flageller fungerar också som sensoriska antenner som uppfattar kemiska och mekaniska signaler.
• Transport av vätska: I flercelliga organismer flyttar cilier ytliga vätskelager, till exempel i luftvägar eller i äggledare.
• Utvecklingssignaler: Sekundära (primära) cilia är viktiga för signalvägar som styr celltillväxt och organbildning.

Uppbyggnad och underhåll

Flagellens byggnad och funktion kräver löpande transport av proteiner ut till spetsen. Detta sker genom intraflagellär transport (IFT), där motorproteiner som kinesin och dynein flyttar komponenter fram- och tillbaka längs mikrotubuli för att montera och reparera axonemen.

Evolution och taxonomi

Cilier och flageller verkar vara en grundläggande del av eukaryota cellers uppsättning av proteinmaskineri kopplat till cytoskelettet. Diskussioner om hur dessa strukturer bäst ska speglas i taxonomi fortsätter. Eftersom de två strukturerna är så lika i uppbyggnad har det föreslagits att vissa protister som har båda formerna placeras inom grupper som fylum Undulipodia. Historiskt har forskare som Margulis föreslagit grupperingar (t.ex. Ciliophora för Ciliaterna), men taxa som Protista är fortfarande en praktisk, om än ojämn, benämning på en mångfald av encelliga eukaryoter medan en mer enhetlig och filogenetisk taxonomi utvecklas.

Medicinsk betydelse

Fel i cilier och flageller kan ge sjukdomar. Ett exempel är primär ciliedyskinesi (PCD), där defekter i dynein eller andra axonemkomponenter leder till nedsatt cilierörelse, kroniska lunginfektioner och i vissa fall omkastad organplacering (situs inversus). Störningar i primära cilia är också kopplade till ett spektrum av ciliopatier som autosomal polycystisk njursjukdom och vissa utvecklingsstörningar.

Sammanfattning

Flageller hos eukaryoter är komplexa, membranomslutna, mikrotubuli-baserade organeller som används för rörelse, sensorik och vätskeflödeskontroll. Trots likheten med cilier finns tydliga skillnader mot prokaryoters flageller, och förståelsen av deras struktur, mekanik och biologiska roller har stor betydelse både för grundforskning och för medicin.

Cilier och flageller är cellorganeller, specialiserade enheter som utför väldefinierade funktioner, precis som mitokondrier och plastider. Det är väl etablerat att mitokondrier och plastider har sitt ursprung i en gång oberoende prokaryoter via endosymbios. Flageller och cilier betraktas däremot i huvudsak som evolutionära innovationer i eukaryoter, uppbyggda av cytoskelettets komponenter och motorproteiner snarare än direkt härstammande från en endosymbiotisk prokaryot.

Frågor och svar

F: Vad är ett flagellum?

F: Hur är ett flagellum uppbyggt?

F: Hur hjälper en flagell att driva celler och organismer framåt?

F: Hur rör sig flagellen hos eukaryoter?

F: Vad är cilier?

F: Vad är Protista?

F: Vilket är ursprunget till cellorganeller som cilier och mitokondrier i eukaryoter?

Sök med bokstav