Строение и функции органоидов движения в клетках организма

На естественно возникающий вопрос о возможной гомологии жгутиков бактерий и микротрубочек эукариотов можно с достаточным основанием ответить положительно. Жгутик эукариотов состоит из системы 9 + 2 микротрубочек, сходных по строению (топкий цилиндр) и, вероятно, по функции (элемент двигательного прибора) со жгутиками бактерий. Не так легко ответить па вопрос о происхождении жгутиков.

Жгутики архей и бактерий

По способу перемещения подвижные бактерии подразделяются на плавающие и скользящие. Жгутики – это локомоторный орган плавающих микроорганизмов, позволяющий им развивать скорость от 20 до 200 мкм/сек.

Жгутики архей и бактерий

Движение может быть спонтанным (если физико-химические характеристики среды одинаковы во всех направлениях) либо целенаправленным, когда бактерия стремится попасть в наиболее выгодные для нее условия. При адаптивном перемещении вращение базального мотора контролируется сенсорными системами.

По количеству и расположению жгутиков на клетке бактерии выделяют четыре морфологических типа микроорганизмов:

Жгутики архей и бактерий
  • монотрихи – имеют единственный жгутик;
  • лофотрихи – характеризуются жгутиковым пучком на одном из клеточных полюсов;
  • амфитрихи – имеют один или несколько жгутиков на обоих концах клетки;
  • перитрихи – покрыты множеством жгутиков со всех сторон.

Тип жгутикования может быть как видовым признаком, так и результатом изменения условий культивирования или стадии жизненного цикла бактерии.

Жгутики архей и бактерий

Жгутик архей во многом похож на бактериальный, однако имеет ряд отличий в ультраструктуре и механизме движения. Так, филамент у архей тоньше, построен из другого типа флагеллина, полый каналец в нити отсутствует. Длина крюка непостоянна, базальное тело имеет совсем другое строение и функционирует, скорее всего, на основе энергии АТФ. Археи движутся значительно медленнее бактерий.

Жгутики и их расположение у бактерий

Бактерии появились на Земле гораздо раньше человека. Они были одними из первых обитателей планеты. Строение этого микроорганизма остается практически неизменным на протяжении долгих тысяч лет. Бактерии – это простейшие одноклеточные, не имеющие ядра.

Строение бактерий разнообразно, они бывают палочковидные, шаровидные, извитые и спиралевидные. Это зависит от внешнего вида бактерии. Бывают бактерии с двуклеточным строением, но встречаются они редко. И являются более высокой ступенью развития микроорганизмов.

Размеры бактерий в среднем составляют 0,5–5 мкм.

Особенности бактерий

Размножаются бактерии очень быстро. Отдельные особи всего за три часа могут воспроизвести 100 000 микроорганизмов. Размножаются бактерии делением. После чего обе бактерии покрываются оболочкой и уже представляют собой две отдельные особи. Для размножения им не требуются какие-то особые условия.

Читайте также:  Причины и способы терапии рожистого воспаления кожных покровов

Перемещаться бактерии могут на огромные расстояния. Так как они очень легкие и маленькие, то их может унести ветром или водой на огромные расстояния. А при столкновении с препятствием микробы способны образовывать колонии, которые позволяют им преодолеть его.

Бактерии делятся на обособленные группы и имеют отличия:

  1. Сапрофиты. Эти бактерии употребляют в пищу остатки живых организмов. За счет их работы происходит гниение. Они расщепляют белки мертвых организмов.
  2. Паразиты. Эти представители бактерий обитают на живых организмах и способны в процессе своей жизнедеятельности нанести серьезный вред, вызывая инфекции и болезни.
  3. Автотрофы. Они питаются при помощи фотосинтеза и обитают на водорослях и растениях.

Значение бактерий

В теле здорового человека около 10 тысяч видов бактерий, большинство из которых не причиняет нам никакого вреда.

В организме человека постоянно обитают и функционируют миллиарды бактерий. Среди них около 10 тысяч видов абсолютно безвредны.

Все они подразделяются в зависимости от возможности поглощать кислород. Есть бактерии, которые погибают в бескислородной среде, другие могут абсолютно спокойно обходиться без кислорода. А третьи могут приспосабливаться к любой среде обитания.

Вся жизнь на планете развилась из этих микроорганизмов. Кроме того, часть анаэробных бактерий и сейчас «наводит порядок» на планете. Например, бактерии способствуют перегниванию опавших осенних листьев. Благодаря бактериям происходит естественный круговорот веществ в природе. То есть они являются полноценными участниками жизни Земли.

Строение бактерий

Подавляющее большинство бактерий имеет одноклеточное строение.

Жгутики и их расположение у бактерий

У бактерий преимущественно одноклеточное строение. Все в их организме сбалансировано, нет ничего лишнего.

Все приспособлено для наилучшего выживания. Их организм состоит из нуклеоида, который заменяет им ядро, ДНК, клеточной стенки, ворсинок, цитоплазмы, клеточной мембраны, рибосом и жгутиков.

Последние обеспечивают движение.

В нуклеоиде проходят биохимические процессы. Плазма не всегда окружает клетку, а только в случае необходимости, она выполняет защитную функцию, оберегая бактерию от пересыхания. Кроме того, плазма участвует в усвоении питательных веществ, которые она через себя пропускает.

Питание бактерий происходит при помощи цитоплазмы, представленной густой и вязкой жидкостью. Она впитывает основную массу питательных веществ. Цитоплазма состоит из нескольких слоев. Рацион у бактерий очень разный: от продуктов гниения до живых клеток организмов и их питательных веществ. Бактерии способствуют поглощению растениями углекислого газа.

Читайте также:  Болезнь Лайма: симптомы, лечение, диагностика, профилактика

ДНК отвечает за хранение и передачу наследственной информации бактерии.

Передвижение бактерий

Помимо пассивных способов передвижения вместе с воздухом и водой, бактерии способны передвигаться самостоятельно. Как им это удается?

По расположению жгутиков бактерии делятся на монотрихи, лофотрихи, амфитрихи и перитрихи; жгутики определяют тип их движения.

Дело в том, что бактерии окружены жгутиками, это позволяет им беспрепятственно передвигаться по поверхностям. Большинство бактерий легко передвигается не только по воде, но и по суше.

Жгутики представляют собой тоненькие нити, отходящие от мембраны бактерии. Движутся бактерии при помощи вращения, сходного с вращением лопастей мотора.

По расположению жгутиков они подразделяются на монотрихи, лофотрихи, перетрихи и амфитрихи. Чаще всего жгутики окружают всю бактерию по периметру – это перетрихи. Один жгутик имеют монотрихи. Вне зависимости от того, где расположены жгутики, они всегда остаются внутри полыми. Но при этом могут различаться длина и ширина жгутиков.

С одним жгутиком движение бактерии значительно усложняется. Чаще всего монотрихи встречаются во внешней среде, где передвигаться значительно легче.

Учеными были проведены исследования, позволяющие сделать вывод о том, что микроорганизмы не передвигаются бессмысленно, в их действиях прослеживается интеллектуальная составляющая. То есть они могут передвигаться осмысленно.

Характеристика и деятельность ресничек

Реснички — это первые органеллы, которые были обнаружены с помощью микроскопа. При большом увеличении они выглядят как короткие и очень тонкие волоски. Эти органоиды гораздо короче, чем жгутики и располагаются концентрированными группами. Реснички делятся на две разновидности:

  • подвижные;
  • неподвижные.

Подвижные реснички состоят из 9 пар наружных микротрубочек и 2 пар центральных. Они содержат моторный белок динеин, который обеспечивает их движение. Снаружи эти органоиды покрыты плотной мембраной.

Этот вид ресничек перемещается волнообразными, ритмичными движениями. Их основная функция — очищение органов. Большое количество этих органелл сконцентрировано на слизистой дыхательных путей и среднего уха. Они выводят из организма пыль, грязь и вредные микроорганизмы. Это помогает предотвратить инфекционные болезни.

Некоторые одноклеточные организмы, например, ресничные инфузории способны передвигаться только с помощью этих органелл. У многих беспозвоночных ресничками покрыта вся поверхность тела. У морских животных, таких как кальмары, реснички помогают смешивать жидкости окружающей среды. Они перемещают бактерии в защищённые участки тела.

Неподвижные или первичные реснички имеют другое строение. У них отсутствуют центральные микротрубочки и моторный белок динеин. Эти органеллы не могут перемещаться.

Функция первичных ресничек долгое время оставалась неясной для учёных. В настоящее время известно, что эти структуры играют сенсо́рную роль и способны улавливать сигналы из внешней среды. Их можно обнаружить в рецепторах сетчатки глаза и обонятельного тракта. Они обеспечивают восприятие света и запахов.

Бальзам для креационистов

Теория сотворения в изложении ученого и профессора биологии, декана факультета биологических наук в Лихайском университете Бетлехема (США) М. Бихи сразу привлекла внимание служителей церкви и сторонников теории божественного происхождения жизни.

В 2005 году в США даже состоялся судебный процесс, где Бихи выступал свидетелем со стороны сторонников теории «разумного дизайна», на котором рассматривался вопрос введения в школах Дувра изучения креационизма на курсе «О пандах и людях». Процесс был проигран, преподавание такого предмета признали противоречащим действующей конституции.

Но споры креационистов и эволюционистов продолжаются и сегодня.

Бальзам для креационистов

Жгу́тик (англ. Flagellum ) — поверхностная структура, присутствующая у многих прокариотических (бактерий и архей) и эукариотических клеток и служащая для их движения в жидкой среде или по поверхности твёрдых сред. Жгутики прокариот и эукариот принципиально различаются и по структуре, и по источнику энергии для движения и по механизму движения.

Жгутики могут присутствовать на клетках по одному или во множестве, они имеются у многих протистов, зооспор и гамет. Эукариотический жгутик представляет собой вырост клетки, окружённый мембраной, с элементами цитоскелета внутри, который осуществляет биения за счёт энергии гидролиза АТФ. Бактериальный жгутик, как и жгутик архей, вмонтирован в оболочку клетки и вращается за счёт энергии трансмембранного градиента протонов или ионов натрия.

Помимо плавания, жгутики играют важную роль и в других процессах в жизни бактерий. Они участвуют в образовании биоплёнок, обеспечивают контакт клеток с субстратом, облегчают колонизацию хозяина симбиотическими бактериями [en] , служат одним из факторов вирулентности, запускают иммунный ответ организма хозяина.