Энциклопедический словарь
юного биолога

Жгутики и реснички

Жгутики и реснички — специализированные органоиды движения клеток. Различают два типа жгутиков: одни — в клетках животных и низших растений, кроме цианобактерий, а другие — у бактерий. Реснички встречаются только в клетках животных.

Жгутики бактерий — это тонкие (15— 20 нм), полые в середине нити, построенные из одного белка — флагеллина. Нити волнообразно изогнуты, имеют постоянную форму и сами не способны двигаться. В мембране бактериальной клетки находится базальное тельце жгутика, имеющее сложный белковый состав и строение. Жгутик соединяется с базальным тельцем с помощью крюка. Он совершает вращательные движения (истинное вращение).

Схема строения бактериального жгутика.

Продольный срез реснички:
1 — мембрана; 2 — спаренные микротрубочки; 3 — центральная пара микротрубочек; 4 — спица; 5 — мембрана реснички; 6 — переходная зона; 7— плотная пластинка; 8 — ба- зальное тельце; 9 — исчерченный корешок; 10 — сателлит базального тельца. Справа — поперечные срезы реснички на разных уровнях: а — изгибающаяся часть; б — неподвижное основание; в — переходная зона; г — базальное тельце.

Поперечный срез реснички:
1 — мостики между периферическими трубочками; 2 — спаренные трубочки; 3 — центральная трубочка; 4 — спица; 5 — центральная капсула; 6 — головка спицы; 7 — мембрана; 8 — внутренний динеиновый выступ; 9 — внешний динеиновый

Вращающим элементом служит базальное тельце, движущееся внутри бактериальной мембраны, подобно ротору в электромоторе. Интересно, что и источник энергии для вращения жгутика не энергия химических веществ (типа АТФ), а разность электрохимических потенциалов на мембране бактериальной клетки.

Жгутики и реснички животных и растений гораздо крупнее. Они имеют диаметр около 250 нм и достигают в длину нескольких миллиметров. В отличие от бактериальных эти жгутики покрыты мембраной и обладают собственной подвижностью.

Траектория движения реснички (а) и жгутика (б).

Продольный срез ресничек жабры мидии:
1 — центральная пара микротрубочек аксонемы; 2 — периферические пары; 3 — плотная пластинка; 4 — шейка базального тельца; 5 — базальное тельце; 6 — исчерченные корешки. Электронная микрофотография. Увеличение в 30 тыс. раз.

Строение и принцип работы жгутиков и ресничек совершенно одинаковы. Различия между ними лишь в количестве: обычно на одну клетку приходится один или несколько жгутиков, а ресничек до нескольких тысяч.

Под мембраной у жгутиков (ресничек) располагается стержневая структура — аксоне- ма. Она состоит из 9 спаренных микротрубочек, расположенных по окружности, и 2 одиночных микротрубочек в центре. Централь- ные и периферические микротрубочки соединены между собой системой связок. В состав периферических микротрубочек входит белок ту- булин и специфический для жгутиков белок — динеин. Динеин использует энергию АТФ (см. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), расщепляя ее до АДФ (аденозиндифосфорной кислоты), и, взаимодействуя с тубулином, превращает энергию в механическую работу по перемещению спаренных микротрубочек относительно соседних — скольжению. Две центральные микротрубочки и система связок превращают скольжение отдельных микротрубочек внутри аксонемы в изгибание всей ак- сонемы, а это и приводит в движение жгутик (ресничку). Движение состоит либо из псевдовращения (такое движение мы производим, например, делая вращательные движения рукой) — так чаще всего бьются жгутики; либо из возвратно-поступательных колебаний в одной плоскости, типичных для ресничек.

В основании жгутиков (ресничек) лежат ба- зальные тельца, но в отличие от бактериальных они не связаны с движением, а служат для роста аксонемы и закрепления жгутика (реснички) в клетке. Часто от базальных телец в глубь цитоплазмы отходят дополнительные заякоривающие структуры — исчерченные корешки.

Жгутики и реснички обеспечивают движение свободноживущих клеток. Реснички создают поток жидкости вдоль поверхности неподвижных клеток (например, в дыхательных путях согласованное биение миллионов ресничек обеспечивает удаление из легких пылевых частиц).

У некоторых животных (например, млекопитающих) имеются наряду с подвижными ресничками еще и неподвижные — чувствительные реснички. Последние не имеют двух центральных микротрубочек и иногда вообще лишены аксонемы, но всегда имеют в основании базальное тельце. Таковы палочки сетчатки глаза, реснички обонятельных луковиц, реснички во внутреннем ухе (орган равновесия).