Bārkstiņas (flagellas) — struktūra un loma vienšūnu kustībā
Bārkstiņas (flagellas): uzzini to mikrotubulu struktūru, darbības mehānismus un nozīmi vienšūnu kustībā — zinātnisks pārskats par cilijām, evolūciju un funkcijām.
Karodziņš (daudzskaitlī: bārkstiņš) ir gara, pātagai līdzīga ārēja vai daļēji ārēja struktūra, ko izmanto daudzi Eikariontu vienšūņi, lai pārvietotos vai lai manipulētu apkārtējo vidi. Bārkstiņu iekšējo balstu veido mikrotubulas, kas izkārtotas specifiskā asonēmas (axoneme) shēmā, un to visu no ārpuses ieskauj šūnas virsmas slānis jeb šūnas membrāna. Bārkstiņas rada kustību ar ritmiskiem, bieži pātagai līdzīgiem viļņiem vai šūpošanās gājieniem; daži vienšūņi kustas "S" veida vilnīšos, citos gadījumos kustība ir ātra un plūstoša.
Struktūra
Bārkstiņas iekšpusē parasti redzama tipiska "9+2" mikrotubulu organizācija: deviņas pāra mikrotubulu ārējās rindas ap centrālu mikrotubulu pāri. Šī asonēma ir savienota ar bāzes ķermeni (kinetosome), kur mikrotubulu komplekti pāriet trijstūrveida formā. Starp mikrotubulu pāriem atrodas motora proteīni — īpaši dīneīna rokturi —, kas konvertē ATP ķīmisko enerģiju mehāniskā darbībā, izraisa mikrotubulu slaidu un tā rezultātā bārkstiņas liekšanos un viļņošanos.
Kustības mehānika
Dzīvē kustība rodas, kad dīneīna rokturi pārvieto vienu mikrotubulu pārīti attiecībā pret otru, radot bārkstiņas slīdošu un liekšanās kustību. Šī mikroskopiskā slīdēšana, pateicoties struktūras ierobežojumiem un saistēm (nexin saišu u. c.), tiek pārvērsta par kontrolētu liekšanos un viļņošanu. Atkarībā no mikrotubulu aktivitātes un koordinācijas, bārkstiņas var radīt viļņus no pamatnes uz galu (yielding whip-like stroke) vai pretējā virzienā, un rezultātā šūna var peldēt virzienā uz priekšu, atpakaļ vai grozīties.
Atšķirības starp bārkstiņām un cilijām
bārkstiņas (flagellas) un bārkstiņas un bārkstiņas — tekstā bieži lietotā nosaukuma dvīņu jēdzieni — ir strukturāli ļoti līdzīgas, abām ir 9+2 asonēma. Tomēr praksē par "cilijām" parasti sauc īsākas un daudzskaitlīgas struktūras, kas bieži darbojas saskaņoti kā virsmas "roku" komplekts (piemēram, daudzšūnu ciliāti), kamēr "bārkstiņas" parasti ir garākas un parasti viena vai dažas uz šūnu (piemēram, daudzas euglenas vai spermas šūnas). Šo atšķirību dēļ dažas klasifikācijas iesaka atdalīt grupas vai piešķirt dažādus terminus; ir ierosināts apvienot protistus ar abām struktūrām zem Undulipodia tipa.
Funkcijas
- Motilitāte: galvenā loma ir pārvietošanās nodrošināšanā — peldēšanā ūdenī vai šķidros vidēs.
- Barības ieguve: dažiem organismiem bārkstiņas palīdz piekustināt pārtikas daļiņas pie šūnas virsmas.
- Sajūta un signalizācija: bārkstiņas var darboties kā mehāno- vai ķīmiskie sensori, uztverot vides stimulus.
- Specializētas funkcijas: piemēram, parazītiskajos protozoā dos (piem., Trypanosoma) bārkstiņa veido undulojošu membrānu, kas palīdz kustībā un piesaistē pie saimnieka audiem.
Piemēri
Daži labi zināmi piemēri ir:
- Chlamydomonas — divas vienlaicīgas bārkstiņas, kas koordinēti virza šūnu.
- Euglena — viena galējā bārkstiņa, ko izmanto peldēšanai un vides izpētei.
- Trypanosoma — vienšūņi ar ilgstošu undulojošu membrānu un bārkstiņu, svarīgi parazītu mobilitātei.
- Spermas šūnas (eikariotos organismiem) — piemērs specializētai mobilitātei reprodukcijā.
Evolūcija un taksonomija
Ierastais skaidrojums, ka daudzas šūnu organellas (piem., mitohondriji un plastīdi) radušās no kādreiz neatkarīgām prokariotām (baktērijām vai arhejām), attiecināms galvenokārt uz endosimbiozes organellām. Tomēr bārkstiņas un cilijas ir citāda izcelsme — tās pamatā ir eikariotu citoskeleta elementu un motorproteīnu attīstība. Pastāv arī neatkarīgi prokariotisku "flagellu" tipi (bakteriālās flagellas), kas funkcionāli var nodrošināt kustību, taču strukturāli un evolūcijas ziņā tie ir pilnīgi atšķirīgi no eikariotu bārkstiņām. Protista kā grupējums joprojām tiek lietots praktisku iemeslu dēļ, lai aprakstītu daudzveidīgas vienšūnu formas, lai gan taksonomija un klasifikācija šajā lauciņā joprojām mainās.
Nobeigums
Bārkstiņas ir daudzfunkcionālas, strukturāli sarežģītas organellas, kuras nodrošina gan kustību, gan sajūtu un barības ieguvi vienšūnu organismiem. Sapratne par to uzbūvi — īpaši mikrotubulu asonēmu, dīneīna motoru lomu un bāzes ķermeņa funkciju — palīdz izskaidrot, kā šīs smalkās struktūras rada koordinētu mehānisku darbu, kas nepieciešams mikrovidē pastāvošajai dzīvei.
Bārkstiņu un skropstu ritma atšķirība. Bārkstiņš ir kreisajā pusē, skropstas ir labajā pusē.
Veidi
Līdz šim ir izdalīti trīs bārkstiņu veidi: baktēriju, arheju un eikariožu. Galvenās atšķirības starp šiem trim tipiem ir apkopotas turpmāk:
- Baktēriju bārkstiņas ir spirālveida pavedieni, kas griežas kā skrūves. Tās nodrošina divus no vairākiem baktēriju motorikas veidiem.
- Arheoloģiskās bārkstiņas virspusēji ir līdzīgas baktēriju bārkstiņām, taču daudzās detaļās tās atšķiras un tiek uzskatītas par nehomoloģiskām.
- Eikariožu - dzīvnieku, augu un protuzobu šūnu - bārkstiņas ir sarežģīti šūnu izvirzījumi, kas izspiežas uz priekšu un atpakaļ. Eikaritožu bārkstiņas kopā ar eikaritožu kustīgajāmskropstiņām tiek klasificētas kā neprodulipodijas, lai uzsvērtu to raksturīgo viļņoto piedēkļu nozīmi šūnu funkcijās vai kustīgumā. Primārāsskropstas ir nekustīgas, un tās nav undullipodijas; tām ir strukturāli atšķirīga9+0 aksonēma, nevis 9+2 aksonēma, kas ir gan bārkstiņām, gan kustīgo skropstu undulopodijām.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir karodziņš?
A.: Karodziņš ir gara, pātagai līdzīga struktūra, kas dažiem vienšūnu organismiem palīdz pārvietoties.
J: Kāds ir bārkstiņa sastāvs?
A.: Karodziņš sastāv no mikrotubuliem.
J: Kā bārkstiņš palīdz šūnām un organismiem virzīties uz priekšu?
A: Bārkstiņš palīdz šūnām un organismiem kustēties ar pātagai līdzīgu kustību.
J: Kāda ir eikariontu karodziņa kustība?
A: Eikariontu bārkstiņš parasti pārvietojas "S" veida kustībā, un to ieskauj šūnas membrāna.
J: Kas ir skropstas?
A: Cilijas ir šūnas organellas, kas strukturāli ir gandrīz identiskas bārkstiņām.
J: Kas ir Protista?
A: Protista ir dažādu vienšūnu formu kopums, un pagaidām tas ir noderīgs termins.
J: Kāda ir tādu šūnu organellu kā skropstiņas un mitohondriji izcelsme eikariontos?
A: Visu vai vairuma šo organoīdu izcelsme ir kādreiz neatkarīgās prokariotās (baktērijas vai arhejas), un eikarijotu šūna ir "mikroorganismu kopiena", kas darbojas kopā "izdevīgā laulībā".
Meklēt