К. Конюх

Таксис прокариотного организма

    Многие прокариотные организмы (ПО), как одноклеточные, так и многоклеточные (например, нитчатые формы цианобактерий) могут осуществлять свои функции в биосистеме, только обладая возможностью таксиса – перемещения в заранее определённом направлении.

/* Бактерии-выщелачиватели должны не только обладать возможностью определять локализацию подлежащих обработке минералов и перемещаться к ним, но и возвращаться к азотофиксирующим фотосинтезаторам – нитчатым цианобактериям или пурпурным серобактериям – для получения «азотного пайка» (обычно молекул глутамина).

 Находящиеся в верхнем слое микробных матов фотосинтезаторы и, в частности, нитчатые формы цианобактерий должны, чтобы не быть заваленными шлаками, постоянно перемещаться вверх*/

    Для осуществления таксиса ПО должен обладать набором нижеперечисленных устройств.

Навигационные приборы, позволяющие определить направление дальнейшего движения ПО.

Известны, по крайней мере, два типа навигационных приборов, используемых ПО:

·         специфические хеморецепторы – встроенные в клеточную стенку и выступающие наружу белковые молекулы, способные вступать в реакцию с молекулами определённого вещества;

// Обычно ПО обладают одновременно несколькими типами хеморецепторов.

// У бактерий Escherichia coli обнаружено свыше 30 различных хеморецепторов.

·         магнитосомы – заполненные магнетитом и играющие роль стрелки компаса непрозрачные включения в цитоплазме клетки.

Движители

У ПО известен ряд типов движителей:

·         наиболее распространённый тип – жгутики (рис.1);

·        у спирохет – прямолинейные аксиальные фибриллы (рис.2), вокруг которых обвивается тело имеющей форму винтовой линии бактерии;

·        у нитчатых форм цианобактерий и, возможно, у других ПО, способных к скользящему движению – система фибрилл, каждая из которых имеет форму винтовой линии, образующих цилиндрическую поверхность вокруг всего трихома.  

 

Рис.1. Снабженная жгутиками клетка Salmonella typhimurium в состоянии покоя (А) и при движении (Б). Стрелками показано направление вращения и движения клетки

 

 

Рис. 2. Клетка спирохеты в продольном (А) и поперечном (Б) разрезе. На рис. А изображена клетка, содержащая по одной аксиальной фибрилле у каждого конца; на рис. Б — поперечный разрез, прошедший через среднюю часть клетки, где показаны два пересекающихся пучка, состоящих из множества аксиальных фибрилл: 1 — протоплазматический цилиндр; 2 — наружный чехол; 3 — аксиальные фибриллы; 4 — место прикрепления аксиальных фибрилл; 5 — пептидогликановый слой клеточной стенки; 6 — цитоплазматическая мембрана

Рисунки 1 и 2 взяты из:  Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Изд. МГУ, 1992-2001.

Электромоторы, являющиеся приводами движителей и использующие энергию электрического поля, запасённую в цитоплазматической мембране.

// По крайней мере, некоторые электромоторы могут вращаться в двух направлениях.

// Для клетки это означает движение жгутиком вперёд или жгутиком назад.

Способ управления дижением в настоящее время неизвестен. М.В. Гусев и Л.А. Минеева пишут на этот счёт:

... Рецептор реагирует на эффектор и передает сигнал по определенному пути, конкретный механизм которого неизвестен, на "мотор" жгутика. У бактерий с перитрихиальным жгутикованием выявлены два вида двигательного поведения: прямолинейное движение и кувырканье, т. е. периодические и случайные изменения направления движения. Если бактерия перемещается в сторону оптимальной концентрации аттрактанта, ее прямолинейное движение, ориентированное по отношению к химическому веществу, становится более длительным, а частота кувырканий более низкой, что позволяет ей в конечном итоге перемещаться в нужном направлении.

 

·         Все перечисленные устройства (навигационные приборы, движители и электромоторы) необходимы для таксиса – отсутствие хотя бы одного из них делает таксис невозможным.

 

 

Дата последнего обновления:  2011-08-27

Инженерно-физическая биология

 

Главная страница