Кишечная палочка имеет жгутики для передвижения

Выразительность

Точность

Полнота

Критерий, используемый для оценки отчета об исследовании; конкретно в отношении того, предоставляется ли в отчет вся информация, в которой нуждаются читатели, на понятном им языке

Критерий, используемый для оценки отчета об исследовании; конкретно в отношении того, логична и информационно точна ли аргументация отчета.

(отчет может быть неточным: малоответственная обработка данных, нелогичность аргументации, неумелое построение фраз).

Ясность

Критерий, используемый для оценки отчета; конкретно в отношении того, точна ли фразеология отчета.

Применять простое правило:

Отчет должен быть строго организован:

• определить цель отчета;
• общий набросок главных акцентов;
• расставить акценты в логическом порядке;
• определить предмет исследования.

(убрать жаргон, использовать короткие слова, писать просто и естественно, избегать нечетких определений)

Критерий, используемый для оценки того, насколько живо и непосредственно написан отчет

(прочитать отчет вслух)

1. титульный лист
2. содержание
3. краткий обзор
4. введение
5. основная часть
6. заключительные рекомендации
7. приложение

Большинство бактерий передвигаются при помощи жгутиков. Рассмотреть жгутики можно только в электронном микроскопе. В световом микроскопе без специальных методов обработки отдельные жгутики не видны.

По расположению и числу жгутиков на поверхности клетки бактерии подразделяются:

• на монотрихи – имеют один жгутик (например, бактерии родов Caulobacter и Vibrio);

• лофотрихи – имеют на одном или на обоих полюсах клетки пучок жгутиков (например, бактерии родов Pseudomonas, Chromatium);

• амфитрихи – имеют по жгутику на обоих полюсах клетки (например, бактерии рода Spirillum);

• перитрихи – большое количество жгутиков, располагающихся по всей поверхности клетки (например, бактерии вида E.coli и рода Erwinia) (рис. 1).

Жгутики представляют собой спирально закрученные нити, состоящие из специфического белка флагеллина. Флагеллин построен из субъединиц с относительно малой молекулярной массой. Субъединицы располагаются по спирали вокруг внутреннего свободного пространства. Аминокислотный состав флагеллина у разных видов бактерий может варьировать.

Рисунок 1 - Типы жгутикования у бактерий

Жгутик состоит из трех частей: нити, крюка и базального тельца (рис. 2). С помощью базального тельца, в которое входит центральный стержень и кольца, жгутик закреплен в цитоплазматической мембране и клеточной стенке. Количество колец у грамотрицательных и грамположительных бактерий различно. У грамотрицательных бактерий имеются четыре кольца: L, P, S, M. Из них L и P – наружная пара колец; S и M внутренняя пара колец. L-кольцо закреплено в наружной мембране, P – в пептидогликановом слое клеточной стенки, S – в периплазматическом пространстве, а M – в цитоплазматической мембране. У грамположительных бактерий базальное тельце устроено проще. Оно состоит только из двух колец: S и M, т. е. только из внутренней пары колец, которые размещаются в цитоплазматической мембране и клеточной стенке.

Жгутики бактерий по характеру работы подобны корабельному винту. Если клетка имеет много жгутиков, они при движении собираются в пучок, который образует своеобразный пропеллер. Пучок жгутиков, быстро вращаясь против часовой стрелки, создает силу, заставляющую бактерию двигаться почти по прямой линии. После того как направление вращения жгутиков изменяется, пучок расплетается и клетка останавливается, вместо поступательного движения она начинает хаотически вращаться, ее ориентация изменяется. В тот момент, когда все жгутики бактерии снова начнут синхронно вращаться против часовой стрелки, образовав пропеллер, толкающий бактерию, направление ее поступательного движения будет отличаться от первоначального. Таким способом бактерия может изменять направление своего движения.

Рисунок 2 - Структура жгутика

Так как у грамположительных бактерий наружная пара колец отсутствует, то считают, что для вращения жгутиков необходимо наличие только внутренней пары (кольца S и M). Эти кольца, соединенные с вращающимся стержнем, выступающим наружу, и образуют так называемый электромотор, обеспечивающий движение жгутика (рис. 2). На периферии кольца М находятся белки MotB. Белки MotА встроены в цитоплазматическую мембрану и примыкают к краям колец M и S. Вращающий момент возникает за счет взаимодействия субъединиц белка MotВ с белковыми субъединицами MotА. В белковых субъединицах MotА имеется по два протонных полуканала. Через эти протонные полуканалы переносятся протоны из периплазматического пространства в цитоплазму бактерий (подобно протонному каналу АТФ-синтазы). В результате переноса протонов через белки MotА и MotВ происходит вращение кольца М. Установлено, что один полный оборот кольца М связан с переносом через мембрану около 1000 протонов. Таким образом, в качестве источника энергии для вращения жгутиков используется протондвижущая сила, возникающая в цитоплазматической мембране.

Для подвижных бактерий характерны таксисы, т. е. направленная двигательная реакция в ответ на определенный фактор. В зависимости от природы различают хемотаксис, фототаксис, магнитотаксис и вискозитаксис.

Хемотаксис – движение бактерий относительно источника химического вещества. Для каждого микроорганизма все химические вещества в этом плане могут быть разделены на две группы: инертные и вызывающие таксисы, или эффекторы. Среди эффекторов выделяют: аттрактанты – вещества, которые притягивают бактерии; репелленты – вещества, которые отпугивают бактерии.

Фототаксис – движение к источнику света или от него, свойственное фототрофным бактериям.

Магнитотаксис – способность бактерий передвигаться по силовым линиям магнитного поля Земли или магнита. Выявлен в клетках бактерий, содержащих магнитосомы и распространенных в водных экосистемах разного типа.

У ряда бактерий выявлен вискозитаксис – способность реагировать на изменение вязкости раствора и передвигаться в направлении ее увеличения или уменьшения. За чувствительность бактерий к градиенту концентраций определенных факторов ответственны специфические рецепторы. Рецептор реагирует на эффектор и передает сигнал определенного типа на базальное тельце жгутика.

Ворсинки (или фимбрии)

Ворсинки, или фимбрии, – поверхностные структуры, которые состоят из белка пилина и не выполняют функцию движения. По размерам они короче и тоньше жгутиков. Число фимбрий на поверхности клетки колеблется от 1–2 до нескольких тысяч, их имеют как кокковидные, так и палочковидные бактерии. Различают два типа фимбрий: общие и специфические.

Фимбрии общего типа выполняют функцию прикрепления клетки к поверхности субстрата. Не исключается возможность их участия в поступлении крупномолекулярных соединений в цитоплазму клетки.

Специфические ворсинки – половые пили, обнаруженные у клеток так называемых доноров, т. е. у клеток, содержащих половой фактор (F-плазмиду) или другие донорспецифические плазмиды. Если в клетке бактерий находится половой фактор, то на их поверхности синтезируются одна-две половые F-пили на клетку. Они имеют вид полых белковых трубочек длиной от 0,5 до 10 мкм. F-пили играют определяющую роль в образовании конъюгационных пар при переносе генетического материала от клетки донора в клетку реципиента.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Главное отличие - жгутик против пили

Жгутики и пили - это придатки, обнаруженные в теле клетки беспозвоночных. Жгутики и пили состоят из белков. Жгутики похожи на кнут, а пили - на волосы. Жгутики простираются от внутреннего тела клетки, в то время как пили простираются от поверхности клетки. Пили в основном встречаются в бактериях. Жгутики находятся в эукариотических клетках, таких как сперма. Тем не менее главное отличие между жгутиками и пили - их роли; жгутики в основном участвуют в передвижении, а пили - в основном в привязанности.

Эта статья смотрит на,

1. Что такое жгутики
- структура, характерные особенности, роль
2. Что такое пили
– Структура, характерные особенности, роль
3. В чем разница между жгутиками и пили

Что такое жгутик

Жгутики - это длинные, похожие на кнуты спиральные отростки, которые выступают через клеточную мембрану. В основном они состоят из белка флагеллина. Поскольку жгутики подвижны, они используются для передвижения клеток, движущихся в направлении или от источника раздражителей, таких как химические вещества, свет, воздух и магнетизм.

Жгутик прикреплен как к клеточной мембране, так и к клеточной стенке. Он состоит из трех частей: базальное тело, крючок и нить накала. Основное тело и крючок встроены в оболочку клетки, а нить накала свободна. Рост жгутика происходит на кончике. Следовательно, он может быть восстановлен после повреждения. Базальное тело грамположительных бактерий состоит из одной пары колец с именами S и M. Грамотрицательные бактерии содержат две пары колец в базальном теле с именами S, M, P и L. Относительное вращение колец вызывает пропеллер. движение жгутика Найдены три вида жгутиков: бактериальные, архейные и эукариотические. Эукариотические жгутики толще, чем прокариотические жгутики. (9 + 2) расположение микротрубочек встречается у эукариотических жгутиков. Жгутики в Кишечная палочка Показано в Рисунок 1.

Рисунок 1: Жгутики в кишечной палочке

Что такое пили

Пили представляют собой полые, не спиральные, нитевидные отростки, которые выступают от поверхности клетки. Они встречаются только у грамотрицательных бактерий. Пили происходят из плазматической мембраны и в основном состоят из белка пилина. Поскольку пили состоят из белков, они являются антигенными. пили короче жгутиков и прямые. Название пили обычно относится к секс пили в то время как другие ворсинчатые структуры называются фимбрии, Пили участвуют в трансформации генетического материала при конъюгации. Следовательно, секс пили также называется конъюгированный пили, Пилийный мост образуется пили между донором и реципиентом бактерий, создавая контролируемые поры, что позволяет переносить ДНК. Тип IV пили другой тип пили, которые участвуют в передвижении. Они также позволяют связывать бактерии с твердыми поверхностями. Сопряженные пили показаны в фигура 2.

Рисунок 2: Конъюгирующий пили

Разница между жгутиками и пили

Жгутик: Жгутики спиральные, но не прямые.

Пили: Пили не спиральные и прямые.

Жгутик: Жгутики длинные и похожие на кнут.

Пили: Пили короткие и похожие на волосы.

Жгутик: Жгутики толще пили, 15-20 нм в диаметре.

Пили: Пили тонкие, 3-10 нм в диаметре.

Жгутик: В каждой клетке встречается немного жгутиков.

Пили: Многочисленные пили встречаются на клетку.

Жгутик: Появление жгутиков может быть полярным, латеральным или перитриховым.

Пили: Пили встречаются по всей поверхности клетки.

Жгутик: Жгутики обнаруживаются в грамположительных и грамотрицательных бактериях.

Пили: Пили встречаются только в грамотрицательных бактериях.

Жгутик: Жгутики состоят из белка жгутика.

Пили: Пили состоят из белка пилина.

Жгутик: Жгутики происходят из клеточной стенки.

Пили: Пили происходят из цитоплазматической мембраны.

Жгутик: Жгутики не требуются для спряжения.

Пили: Пили необходимы для спряжения.

Жгутик: В природе встречаются три типа жгутиков: бактериальные, архейные и эукариотические.

Пили: Обнаружены два типа пили: конъюгативный и тип IV.

Жгутик: Жгутики в основном отвечают за моторику. Они чувствительны к температуре, химическим веществам и металлам.

Пили: Пили в основном отвечают за прикрепление во время спряжения. Они также вовлечены в моторику.

Жгутик: Жгутики демонстрируют волнообразное синусоидальное движение.

Пили: Подвижная подвижность показана пилитом IV типа.

Жгутик: Жгутики встречаются в Salmonella.

Пили: Пили встречаются в Pseudomonas.

Жгутики и пили являются двумя типами клеточных выпячиваний, в основном встречающихся у бактерий. Жгутики также обнаружены в эукариотических клетках. Жгутики толще и длиннее пили. Пили встречаются в большом количестве по всей поверхности клетки. Жгутики в основном участвуют в передвижении. Следовательно, они чувствительны к воздействиям окружающей среды, таким как химические вещества и свет. Напротив, пили являются придатками прикрепления. Они позволяют бактериям прикрепляться к твердым поверхностям. Конъюгирующие пили облегчают перенос ДНК между двумя клетками. Поэтому основным отличием жгутиков от пили является их функция в клетках.

Бактерии, в отличие от наших самых примитивных "родственников" – амеб и прочих простейших – не могут двигаться по питательной среде, меняя форму своего тела. Их клетки окружает своеобразная "броня", достаточно прочная и плотная клеточная стенка, состоящая из двух или трех слоев и не дающая им выращивать ложноножки или совершать колебательные движения всем телом. По этой причине большинство микробов использует своеобразные клеточные "весла", так называемые жгутики, для перемещения в окружающей среде.

Обычно считалось, что жгутики виляют как хвосты, а видимость спирального вращения является результатом волнового движения, передающегося вдоль жгутика, как у извивающейся змеи. Правда же намного более удивительна. Жгутик приводится в движение крошечным молекулярным двигателем. Этот двигатель сформирован по тем же механическим принципам, что и электрический двигатель. В нём есть две главные части: движущаяся часть ("ротор") и стационарная часть ("статор"). Кроме этого в этом микродвигателе присутствуют - приводной вал и втулка, через которую приводной вал выходит наружу сквозь оболочку клетки.

В отличие от наших электродвигателей, которые работают благодаря потоку отрицательно заряженных частиц, жгутиковый мотор приводится в движение положительно заряженным потоком ионов водорода (протоны H) из внешней среды внутрь клетки. Движение протонов осуществляется за счет электрического градиента или pH-градиента, а энергия, производящая градиент, образуется при окислении продуктов питания. Поток протонов изменяет форму одной из белковых молекул статора, что оказывает воздействие на одну из белковых молекул ротора и таким образом приводит его в движение.

У некоторых бактерий скорость вращения кольца превышает 1000 оборотов в секунду! Несмотря на такую скорость, бактерия может остановить жгутик всего за 1/3 оборота и тут же начать раскручивать его в обратную сторону! На работу жгутика бактерия тратит около 0,1% расходуемой энергии. Диаметр двигателя составляете всего 30-40нм, при этом его эффективность преобразования энергии превышает 95%. В состав жгутикового мотора входит даже сцепление, с помощью которого моторчик может отключить вращающийся ведущий вал от статора.

Такие жгутики за 10 баллов ДНК купить можно.

Да, вот тоже меня это поразило, когда почитал. По сути, двигатель состоит из считаных молекул.

Бактерии пользовались электродвигателем когда это еще не было мейнстримом. ))

как тебе такое, илон маск.

Эти технологии у них были задолго до того, как появился человек. И да, если учитывать, что в нашем организме количество бактериальных клеток превышает количество наших, а также суммарное количество кодирующей ДНК бактерий больше, чем таковое у нашей, нас давно захватили, ещё до того, как стали людьми

Микробы колонизировали не только наше тело, но и наш мозг?

Бактерия Lactobacillus acidophilus – типичный представитель микрофлоры кишечника

Так или иначе, но до недавнего времени в препаратах тканей мозга бактерий в норме не находили. Но, может быть, просто плохо смотрели, или не смогли их распознать? Пять лет назад одна из сотрудниц группы, изучавшей с помощью электронного микроскопа срезы мозга больных шизофренией, обнаружила в них странные объекты, которые лишь много позже были идентифицированы как бактерии.

На сегодня ученые из Университета Алабамы в Бирмингеме (США) обнаружили бактерии в каждом из исследованных 34 срезов мозга здоровых людей и больных шизофренией, теперь уже внимательно выискивая характерные бактериальные структуры.

Однако поверить, что в мозге обитают микроорганизмы, было трудно, так как существовала вероятность, что они могли проникнуть туда после смерти человека, но до отбора образцов мозговой ткани. Поэтому исследователи изучили мозг лабораторных мышей, изъятый сразу после смерти, и также обнаружили в нем бактерии. Зато бактерий не обнаружилось в мозге мышей, выращенных в стерильных условиях, что служит косвенным подтверждением, что микроорганизмы не проникают в образцы при их подготовке.

Тем не менее сами ученые признают, что считают свои результаты предварительными, и будут продолжать искать прямые доказательства, что обнаруженный ими феномен не является следствием загрязнения образцов на том или ином этапе работы.

Жгутики бактерий состоят из трёх субструктур:

• Филамент (фибрилла, пропеллер) — полая белковая нить толщиной 10-20 нм и длиной 3-15 мкм, состоящая из флагеллина, субъединицы которого уложены по спирали. Полость внутри используется при синтезе жгутика — он происходит в направлении от ЦПМ. По полости к собираемому в настоящий момент участку переносятся субъединицы флагеллина.
• Крюк — более толстое чем филамент (20-45 нм) белковое (не флагеллиновое) образование.
• Базальное тело (трансмембранный мотор)

Базальное тело представляет собой систему колец, находящихся в ЦПМ и клеточной стенке бактерий. Два внутренних кольца — M и S-кольца (сейчас чаще рассматриваются как единое MS-кольцо) — являются обязательными элементами, причём M-кольцо находится в ЦПМ, а S — в периплазме грамотрицательных и пептидогликановом слое грамположительных бактерий. Ещё два кольца — P и L — есть только у грамотрицательных бактерий, они расположены в пептидогликановом слое и наружной мембране соответственно, неподвижны и лишь направляют стержень ротора мотора. Вокруг MS-кольца расположены статоры — белковые комплексы MotA₄/MotB₄ представляющие собой протонный канал (их может быть от 8 до 16).

Точный механизм работы базального тела не известен. Большинство исследователей полагает что поступление протона из периплазмы или внешней среды в MotA₄/MotB₄ комплекс вызывает конформационные изменения белков, благодаря электростатическому взаимодействию или прямому контакту это изменение приводит к повороту MS-кольца, а его дальнейшее движение возвращает исходную конформацию комплексу и выталкивает протон в цитозоль. У Escherichia coli для одного оборота жгутика требуется перемещение около 1000 протонов. Показано, что жгутик может работать даже у пустых клеточных оболочек при условии что внешний pH ниже внутреннего.

Таким образом, базальное тело преобразует химическую энергию в работу, вращаясь за счёт градиента концентрации протонов или, в редких случаях, ионов натрия (некоторые морские бактерии рода Vibrio, алкалофильные Bacillus, Acetobacterium woodii), это вращение осуществляется со скоростью до 100 об/сек, причём его направление может изменяться менее чем за 0,1 сек.

Вращение мотора вызывает пассивное вращение филамента. Более массивная клетка начинает вращаться примерно со скоростью 1/3 от скорости жгутика и в обратном направлении, а также приобретает поступательное движение.

Подавляющее большинство наделённых жгутиком бактерий имеют палочковидную форму. Из гидродинамических расчётов следует, что для наиболее эффективного движения отношение длины клетки к ширине должно составлять 3,7. Движение кокков крайне неэффективно, поэтому они чаще всего неподвижны.

У ряда бактерий мотор и жгутик могут вращаться только в одном направлении, переориентация происходит при остановке за счёт броуновского движения. Бактерии-перитрихи собирают при движении все свои жгутики (каждый из которых вращается против часовой стрелки) в один пучок. Для совершения кувырка они либо меняют направление вращения, либо изменяют его скорость, из-за чего пучок распадается. При полярном расположении жгутиков один из них может служить и толкающим, и тянущим приспособлением в зависимости от направления вращения.

Скорости движения бактерий варьируют от 20 мкм/с у некоторых Bacillus до 200 мкм/с у Vibrio.

В результате секвенирования геномов архей не удалось выявить какой-либо гомологии генов, ответственных за биогенез жгутиков архей и бактерий. Вместо флагеллина, неустойчивого в среде с повышенной кислотностью, в жгутиках архебактерий этот белок заменён гликопротеинами. Архебактериальный жгутик тоньше и не имеет центрального полого канала, поэтому, по всей видимости, его синтез происходит по принципиально иному механизму у поверхности клетки.

Процесс синтеза жгутика эубактерий (Caulobacter sp.) запускается экспрессией гена сtrA. Продуктом этого гена является белок CtrA. Синтез Ctr A происходит сразу после перехода клетки из G0-фазы в S-фазу. Обычно участок ДНК, содержащий ген сtrA, метилирован. Синтезу белка CtrA предшествует деметилирование ДНК, которая затем реплицируется. После этого происходит синтез CtrA и его фосфорилирование киназами. Ген сtrA имеет два промотора: Р1 и Р2. С первого промотора осуществляется ингибирование синтеза CtrA. Со второго промотора осуществляется стимулирование синтеза CtrA. Следует отметить, что белок CtrA найден не у всех эубактерий, и механизм синтеза жгутика не универсален.

Жгутики эукариот

Жгутики эукариот имеют толщину до 200 нм и длину до 200 мкм. Они окружены выступами цитоплазматической мембраны и содержат 9 пар микротрубочек, выстроенных вокруг двух не объединённых в пару микротрубочек (структура 9+2). Эти микротрубочки скользят друг относительно друга с использованием энергии АТФ, поэтому изгиб эукариотического жгутика может осуществляться в любой его части.

23 декабря 2014

• 9021
• 7,4
• 4
• 1

Несмотря на кажущуюся примитивность, бактерии не так уж просто устроены!

Бактерии — крохотные существа, и многие считают, что они очень просто устроены. Конечно, каждая бактерия — это всего лишь одна клетка, у которой нет отдельных частей тела, вроде ног или рук, нет глаз и носа, нет даже клеточного ядра. Но каким-то образом бактерии выживают и умудряются процветать с такими, казалось бы, ограниченными размерами и возможностями, да к тому же находить целое множество оригинальных решений для облегчения собственной жизни. Например, чтобы двигаться — то есть влиять на свое положение в пространстве самостоятельно, а не дожидаясь попутного течения, — бактерии придумывают самые удивительные ухищрения. Конечно, вы уже наверняка слышали о жгутиках бактерий. А что такое твитчинг? И как можно сдвинуть себя с места с помощью сахаров? Давайте присмотримся к бактериям чуть ближе. И сразу обратим внимание на то, из чего бактерии собирают себе средство передвижения.

Белковая диета

Среди подвижных бактерий больше всего тех, кто для движения использует белковые молекулы. Как они их применяют? Многие бактерии синтезируют специальные белки, из которых собирают подвижную ниточку — жгутик (рис. 1). Жгутик состоит из трех частей — филамента (собственно нити), крюка и базального тела. Каждая из этих частей сложена из белков. У хорошо изученной бактерии — кишечной палочки — белки, образующие филамент, называют флагеллинами и обозначают буквами Flg, Fli, Flh (от латинского слова flagellum — жгутик). Флагеллины складываются в нить, которая с помощью крюка крепится к базальному телу. Базальное тело — это что-то вроде якоря, который прочно закреплен в клеточной оболочке и может свободно вращаться по часовой стрелке или против. У бактерий может быть один или несколько жгутиков.

Рисунок 1. Строение жгутика.

Какие виды движения обеспечивает жгутик? Если бактерия находится в жидкой среде, то жгутик помогает ей плыть. Плавание — это самый быстрый способ передвижения. Причем, бактерия может неплохо управлять своим движением, меняя направление вращения базального тела: вращение базального тела по часовой стрелке толкает клетку в направлении от жгутика, а биения против часовой стрелки тянут клетку вслед за жгутиком.

А теперь представьте размахивание жгутиками на твердой поверхности, смоченной жидкостью. Бактерии будут не плыть, а расползаться в одной плоскости. Такое движение называется роением. Роение чаще бывает у бактерий, живущих в крупных колониях, — подвижные бактерии, находящиеся с краю, пытаются отодвинуться как можно дальше и основать свои собственные колонии.

Рисунок 2. Движение с помощью подтягивания к месту прикрепления пили.

Бактерии могут также создавать более короткие и просто устроенные нити, чем жгутики, — пили. Клетка может с помощью пили прикрепиться к чему-нибудь твердому, а потом подтянуться к месту крепления, разбирая эту нить, начиная от места крепления пили к клетке (рис. 2). Можно сказать, что клетка перемещается рывками. Подобный способ движения у одной клетки называется твитчинг (англ. twitch — дергать, тащить). А если так действует несколько скрепленных друг с другом бактерий, то они дружно скользят по твердой поверхности.

В оболочках клетки могут быть разнообразные белковые комплексы, например, обхватывающие клетку кольца из белков. Эти кольца крутятся, как гусеницы у гусеничного трактора, и помогают бактерии скользить по твердой поверхности. Такой способ подвижности есть у бактерии Flavobacterium johnsoniae.

У других бактерий есть белки, расположенные вдоль всей поверхности клетки. Эти белки создают продольные волны, и бактерия извивается и плывет в водной толще или скользит на твердом субстрате.

Очень многие микроорганизмы способны двигаться, но вот конкретный механизм или набор из нескольких механизмов у каждой специфичен. Поэтому, например, и говорят, что такое строение жгутика характерно для кишечной палочки, а у другой бактерии, тоже плывущей с помощью жгутика, все может быть устроено иначе — и ученые исследуют каждую бактерию по отдельности.

Как вы, наверное, заметили, пока что описанные способы движения позволяли бактерии плыть или скользить в зависимости от того, где она находится, — в жидкости или на твердой поверхности. Но скольжение может быть и единственным доступным способом передвижения.

Сахарный след

Многие бактерии выделяют наружу сахара. Смешиваясь с водой, сахара образуют слизь. Слизь облегчает движение клеток по твердой поверхности при использовании жгутиков.

Однако и сама слизь может быть источником движения. Представьте себе, что вы надуваете воздушный шарик. Внезапно шар вырывается из ваших рук и улетает под силой струи воздуха, резко выходящей из шарика. Подобным образом могут толкать себя и бактерии.

Рисунок 3. Oscillatoria princeps. Слева: Бактерии вида Oscillatoria princeps образуют нить. Справа: Большие поры на поверхности бактерии.

Выделение сахаров из специальных пор или биение жгутиков — это активные способы передвижения клетки. Бактерия взаимодействует с окружающей средой и активно отталкивается от воды или твердой поверхности. Но существует и пассивная подвижность, когда изменения внутри клетки приводят к ее перемещению благодаря внешним силам, например, току воды.

Газовые баллоны

Бактерии могут изменять свою плавучесть, накапливая внутри атмосферный воздух. Воздух все время диффундирует в толщу воды, а бактерии могут специально отбирать и накапливать молекулы разных газов в специальном баллоне, сложенном из белка. Таким образом клетка меняет свою плотность, начинает весить меньше и всплывает, выталкиваемая архимедовой силой. Если бактерии затем нужно погрузиться обратно, она может избавиться от воздуха или накопить внутри себя тяжелые сахара.

В какую сторону плыть?

Чтобы оказаться в самых подходящих для себя условиях, многие бактерии передвигаются не случайным образом, а целенаправленно, приближаясь к какому-нибудь приятному для себя объекту (например, еде или свету) или отплывая как можно дальше от неприятного (например, молекул, выделяемых другими бактериями). Такое целенаправленное движение называется таксисом. Чтобы распознавать сигналы из внешнего мира, бактерия синтезирует специальные белки — рецепторы, которые располагаются у нее на поверхности. Каждый вид рецепторов реагирует на свой стимул — молекулы еды, свет и так далее. Обнаружив свой стимул, рецептор передает сигнал о нем внутрь клетки.

Рисунок 4. Движение бактерии в направлении привлекающей ее пищи.

Если у клетки нет жгутика, то двигаться целенаправленно ей куда труднее. Но и тут можно что-то придумать. Например, газовые баллоны внутри клетки смещают бактерию вверх и вниз, то приближая ее к поверхности водоема, кислороду и свету, то погружая на дно.

Микроигра

Попробуйте расшифровать четыре слова, связанных с микробиологией, прослеживая движение бактерий к еде.

Каждая бактерия начинает двигаться от буквы, на которую указывает исходящая от бактерии стрелка. Затем бактерия меняет направление движения, согласно маленькой черной стрелочке у буквы. Если бактерия приближается к еде (красная точка), то она проплывает три клеточки (по горизонтали, вертикали или диагонали напрямую), снова поворачивает согласно направлению стрелки на этой клеточке и так далее. Если бактерия плывет в противоположную от еды сторону, она сдвигается только на одну клеточку. Если движение скорее нейтрально, то бактерия проплывает две клеточки.