НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ

предыдущая главасодержаниеследующая глава

17.6.2. Реснички и жгутики

Электронные микрофотографии показывают, что реснички и жгутики имеют одинаковое внутреннее строение. Реснички - это просто укороченный вариант жгутиков, и в отличие от жгутиков они чаще всего располагаются группами, а не поодиночке. На поперечных срезах видно, что и другие органеллы состоят из двух центральных фибрилл, окруженных девятью периферическими (рис. 17.31),- так называемая структура "9 + 2". Этот пучок фибрилл - аксонема - окружен мембраной, которая является продолжением плазматической мембраны.

Рис. 17.31. Строение реснички или жгутика. А. Схема расположения трубочек и сопутствующих компонентов (вид сбоку). Б. Поперечный разрез. Каждый дублет состоит из микротрубочек А и В. А -микротрубочка имеет пару отростков ('ручек'). Обратите внимание, что на поперечном разрезе А - трубочка представляется полым цилиндром, причем часть ее стенки становится общей для обеих трубочек дублета. По всей длине трубочек через определенные интервалы отходят 'спицы', которые соединяют дублеты с 'осевым футляром', окружающим центральные трубочки. В. Дублет микротрубочек в увеличенном виде
Рис. 17.31. Строение реснички или жгутика. А. Схема расположения трубочек и сопутствующих компонентов (вид сбоку). Б. Поперечный разрез. Каждый дублет состоит из микротрубочек А и В. А - микротрубочка имеет пару отростков ('ручек'). Обратите внимание, что на поперечном разрезе А - трубочка представляется полым цилиндром, причем часть ее стенки становится общей для обеих трубочек дублета. По всей длине трубочек через определенные интервалы отходят 'спицы', которые соединяют дублеты с 'осевым футляром', окружающим центральные трубочки. В. Дублет микротрубочек в увеличенном виде

Все периферические фибриллы построены из белка тубулина и состоят из микротрубочек А и В. Каждая А-микротрубочка несет по паре "ручек", образованных другим белком - динеином, который обладает способностью гидролизовать АТФ, т.е. действует как АТФаза. Центральные фибриллы соединены с А-микротрубочками периферических фибрилл при помощи радиальных перекладин.

В месте прикрепления к клетке ресничка или жгутик оканчивается базальным тельцем, которое по строению почти идентично аксонеме (имеет структуру 9 + 0) и является производным центриоли. От центриоли оно отличается лишь наличием у его основания сложной структуры, названной "колесом со спицами". Как полагают, базальное тельце в процессе формирования ресничек и жгутиков служит матрицей для сборки микротрубочек. Нередко от базального тельца в цитоплазму отходят волоконца, фиксирующие его в определенном положении. Но хотя реснички и жгутики имеют одинаковый план строения, способы их работы заметно различаются.

Жгутик совершает симметричные движения, при этом в каждый данный момент по нему проходит несколько последовательных волн (рис. 17.32). Биение жгутика может происходить в одной плоскости, но (реже) может быть и спиралеобразным, что приводит к вращению организма вокруг своей продольной оси с одновременным продвижением вперед по спиральной траектории (рис. 17.33). У некоторых жгутиконосцев жгутик расположен на переднем конце тела и как бы тянет животное за собой. На жгутиках такого типа обычно есть мельчайшие боковые выступы - мастигонемы, повышающие эффективность такого способа локомоции. Чаще жгутик располагается на заднем конце клетки (как, например, у сперматозоида) и толкает ее вперед. На рис. 17.34 обобщены сведения о типах движения, осуществляемых с помощью жгутика.

Рис. 17.33. траектория движения эвглены
Рис. 17.33. траектория движения эвглены

Рис. 17.34. Типы движения, обусловленные работой жгутика. НРВ - направление распространения волн
Рис. 17.34. Типы движения, обусловленные работой жгутика. НРВ - направление распространения волн

Биение ресничек асимметрично (рис. 17.32); после быстрого и энергичного удара прямой реснички она изгибается и медленно возвращается в исходное положение. При скоплении большого числа ресничек необходим какой-то механизм, координирующий их активность. У инфузории Paramecium эти функции обычно приписывают нейрофанам - нитям, соединяющим базальные тельца. Обычно биение ресничек синхронизовано, так что вдоль тела пробегают волны их активности в одном определенном направлении. Это называется метахронным ритмом.

Рис. 17.32. Последовательные стадии движения жгутика (А) и реснички (Б). Рабочее движение реснички начинается из положения 1
Рис. 17.32. Последовательные стадии движения жгутика (А) и реснички (Б). Рабочее движение реснички начинается из положения 1

Было много споров относительно механизма движения самих ресничек или жгутиков. Судя по новейшим данным, этот механизм в основе своей очень близок к взаимодействию актина и миозина при мышечном сокращении. Как полагают, изгибание жгутика связано с присоединением двух динеиновых отростков А-микротрубочек к соседним В-микротрубочкам в периферических фибриллах. При этом происходит гидролиз АТФ, и микротрубочки А и В скользят друг по другу, приводя в движение жгутик. По-видимому, пять периферических фибрилл на одной стороне инициируют первоначальный изгиб, а остальные четыре фибриллы на другой стороне включаются в работу позже, что приводит к возвратному движению жгутика (рис. 17.35). Радиальные перекладины, препятствуя скольжению, сводят его к локальному изгибанию жгутика. Возможно, что центральные фибриллы проводят сигнал о начале скольжения от базального тельца по всей длине реснички или жгутика. Было показано, что реснички могут работать только в присутствии ионов Mg2+ и что направление биения определяется концентрацией Са2+ внутри клетки. Интересно, что реакция избегания контролируется у парамеции следующим образом: когда инфузория наталкивается на препятствие, направление биения ресничек у нее меняется на противоположное, а затем она возобновляет движение вперед. Такое изменение стимулируется внезапным притоком ионов Са2+ в клетку в результате повышения проницаемости для этих ионов.

Рис. 17.35. Скольжение дублетов при работе реснички в жабрах двустворчатого моллюска. Одна из двух микротрубочек дублета выступает в кончике реснички дальше другой. Поэтому на поперечных срезах, сделанных на подходящем расстоянии от кончика реснички на разных этапах ее изгибания, сначала будут видны только дублеты, а позже наряду с дублетами появятся одиночные микротрубочки. Дублеты целиком скользят относительно друг друга, однако взаиморасположение микротрубочек в дублете остается неизменным. (По P. Satir, из Noviroff, Holtzman.)
Рис. 17.35. Скольжение дублетов при работе реснички в жабрах двустворчатого моллюска. Одна из двух микротрубочек дублета выступает в кончике реснички дальше другой. Поэтому на поперечных срезах, сделанных на подходящем расстоянии от кончика реснички на разных этапах ее изгибания, сначала будут видны только дублеты, а позже наряду с дублетами появятся одиночные микротрубочки. Дублеты целиком скользят относительно друг друга, однако взаиморасположение микротрубочек в дублете остается неизменным. (По P. Satir, из Noviroff, Holtzman.)

У мелких эукариотических организмов реснички или жгутики широко используются для передвижения в воде, проталкивая тело сквозь окружающую вязкую жидкость. Этот способ локомоции может быть эффективным только при очень малых размерах тела, когда отношение поверхности к объему намного больше, чем у крупных животных. Для последних создаваемая ресничками мощность была бы недостаточной. Однако реснички часто встречаются внутри тела многоклеточных организмов, где они выполняют ряд важных функций. Они могут прогонять по протокам жидкость, как это происходит у кольчатых червей в метанефридиях при удалении отходов метаболизма. С помощью ресничек перемещаются яйца в яйцеводах млекопитающих и различные материалы по внутренней поверхности органов, например слизь в дыхательных путях, где работа ресничек позволяет удалять частички пыли и другой "мусор". Реснички могут также создавать поток наружной жидкости, из которой некоторые организмы, в том числе парамеция, отфильтровывают пищевые частицы (нередко с помощью ресничек иного типа).

Жгутики есть и у некоторых бактерий, но они существенно отличаются от жгутиков эукариот; они более короткие, тонкие и весьма жесткие. Жгутик бактерии - это внеклеточное образование, он не покрыт плазматической мембраной и напоминает отдельную микротрубочку в жгутике эукариот. Он движется за счет силы, развиваемой в месте его прикрепления к бактериальной клетке.

предыдущая главасодержаниеследующая глава








© BIOLOGYLIB.RU, 2001-2020
При копировании ссылка обязательна:
http://biologylib.ru/ 'Библиотека по биологии'

Top.Mail.Ru