Бактериальный мотор

Что же за мотор приводит в движение бактериальные жгутики На представленной выще электронно-микроскопической фотографии виден крючок , прикрепленный к проходящей сквозь клеточную стенку палочке, которая в свою очередь прикреплена к тонкому диску (М-кольцу), погруженному в цитоплазматическую мембрану. Схематически это устройство у грамположительных бактерий показано выще. По-видимому, между М-кольцом и S-кольцом, укрепленным в клеточной стенке, возникает крутящий момент. Данные о наличии в моторе белков типа мышечных отсутствуют, и было высказано предположение о том, что из внутриклеточ- [c.283]

Следует отметить, что диски бактериального мотора похожи на дискообразные мицеллы лиотропных жидких кристаллов, и их самосборка может происходить подобно образованию дискообразных мицелл при превышении критической концентрации мицеллообразования для лиотропных жидких кристаллов. [c.103]

Бактерии плавают с помощью жгутиков, устроенных значительно проще, чем жгутики эукариотических клеток (разд. 10.2). Бактериальный жгутик-это спиральная трубочка из одинаковых белковых субъединиц. Основание каждого жгутика прикреплено с помощью короткого гибкого крючка к маленькому белковому диску, погруженному в бактериальную мембрану. Этот диск составляет часть микроскопического мотора , который приводит в быстрое вращение спиральный жгутик, используя энергию трансмембранного протонного градиента (рис. 1345). [c.285]

Рис. 5.8. Схема бактериального мотора.

Рассматривая мотор бактериальной клетки, следует прежде всего описать его структуру. Сам мотор (рис. 5.8) состоит из системы колец, к одному из которых прикреплен стержень, а другие кольца прикреплены к стенке бактериальной клетки. К стержню прикреплен крюк, переходящий в длинную нить крюк и нить выступают из тела бактериальной клетки и погружены в окружаюищй раствор. Кольца и стержень (образующие вместе базальное тело), крюк и нить составляют бактериальный жгутик. Для бактерий дикого типа спираль жгутика является левовинтовой и при нормальном прямолинейном движении эта спираль вращается против часовой стрелки. [c.100]

Рис. 5.11. Характеристики бактериального мотора (жгутик закреплен, бактерия вращается, только если в растворе есть источник углерода) . а) зависимость частоты вращения f от вязкости среды, при различных концентрациях питательных веществ в среде (различные прямые) б) зависимость частоты вращения от протонно-движущей силы Др = Д ф - 2,ЗТДрЯ (Дф - разность электрических потенциалов внутри и вне клетки) в) зависимость от Др потока протонов в клетку, отнесенного к сухому

Молекулярные механизмы бактериального хемотаксиса исследуют путем отбора и анализа мутантных бактерий с различными нарушениями этого процесса. Все вьщеленные до сих пор мутанты распадаются на четыре обширных класса, отражающих последовательную передачу информации от поверхностных рецепторов к мотору жгутика. [c.286]

Б. С первого взгляда кажется странным, что нормальные бактериальные клетки могут двигаться при полном отсутствии кислорода. В таких условиях поток электронов в дыхательной цепи отсутствует, и, следовательно, нет связанной с этим потоком транслокации протонов через мембрану. В таком случае, каков источник протонов для приведения в действие жгутикового мотора в анаэробных условиях Анализ мутантного штамма дает возможность ответить на этот вопрос. Лишенные АТР-синтетазы бактерии не могут активно двигаться. Это предполагает, что АТР-синтетаза каким-то образом генерирует протонный градиент. У нормальных бактерий в отсутствие кислорода образующийся анаэробно АТР используется для обращения действия АТР-син-тетазы, т.е. для обеспечения выхода протонов из клетки. Возникающий электрохимический протонный градиент направляет протоны обратно через жгутиковый мотор , обеспечивая дви- [c.346]

В граммположительных бактериях имеются только два кольца в бактериальном моторе S-кольцо, прикрепленное к стенке бактерии, и М-кольцо (отстоящее от 5-кольца на 35 А), погруженное в цитоплазматическую мембрану и скрепленное со стержнем мотора. Электронно-микроскопические исследования [11] показали, что кольца состоят из 15 (16) секторов. В живой бактериальной клетке часть энергии, получаемой ею при питании, используется на работу протонного насоса, выкачивающего протоны з клетки во внешнюю среду и создающего таким образом в клетке пониженную концентрацию протонов. Предполагается, что возникающий в результате этой раз- ности концентраций поток протонов, проходящий между S- и М-кольЦами (см. рис. 5.8, а), приводит в-движение бакхериадьный мотор. В экспериментах с бактерией Strepto o us (рис. 5.10), прикрепленной концом жгутика к стеклу (так что при работе мотора жгутик неподвижен, а тело бактерии вращается) [12], показано, что ротор мотора совершает относительно статора один оборот при прохождении примерно 300 протонов, причем направление вращения не зависит от направления потока протонов (из клетки в раствор или наоборот) (рис. 5.11). Это обстоятельство вместе с существованием секторной структуры колец позволило авторам [12] предположить, что бактериальный мотор действует по принципу верньера , поскольку полное число перемещений двух верньерных дисков, с 15 и 16 делениями соответственно, составляет 15 X 16 = 240, так что если прохождение одного протона соответствует одному наименьшему возможному пере- [c.101]

Если принципы действия хеморецептора и бактериального мотора относительно ясны [9-12], то вопрос о передаче сигнала от хеморецептора к мотору (или регулятору дрожаний) остается наименее выясненным. Ряд экспериментальных данных [13] указьшает на то, что передача сигнала от рецептора к мотору не может осуществиться путем диффузии химического посредника внутри бактериальной клетки (в частности потому, что время такой передачи было бы слишком большим). Это заставляет склониться к той точке зрения, что передача сигнала от рецептора к эффектору осуще ст-вляется в бактериях с помощью квазинервного механизма, путем передачи сигнала по мембране, подобно тому, как это происходит у Parame ium и других жгутиковых [14]. В частности, одна из схем [13] предполагает, что конформационные изменения в рецепторе при связывании с ним молекулы аттрактанта или репеллента, передающиеся по мембране, приводят к открыванию кальциевого канала, расположенного в непосредственной близости от мотора, в результате Чего возникает приток ионов Са из раствора в клетку (внутри которой до поступления сигнала от хеморецептора с помощью кальциевого насоса, откачивающего ионы Са из клетки, поддерживалась пониженная концентрация ионов Са ). Повышение концентрации ионов Са вблизи мотора вызывает конформационное изменение регулятора кувырканий и приводит к изменению частоты дрожаний бактерий. [c.103]

Последовательность явлений, приводящих к такому поведению бактерий при напичии в среде аттрактантов и репеллентов, в настоящее время представляют себе следующим образом [10J. Присутствующие в растворе аттрактанты или репелленты связываются с хеморецепторами бактерий -белками, находящимися либо в мембране, либо вблизи нее, в поверхностном слое бактериальной клетки (в периплазме). При образовании комплекса аттрактант — хеморецептор (или репеллент — хеморецептор) происходит конформационное изменение белка-хеморецептора и окружающей его структуры, приводящее одновременно к двум явлениям. Во-первых, конфЬрмационное изменение передается по мембране от рецептора к эффектору, т.е. мотору, приводящему в движение бактерию, вызьшая изменение характера его вращения во-вторых, при этом конформационном изменении хеморецептора "обнажается группа —СО-0 , которая таким образом становится доступной для присоединения к ней метильной группы СНз (которая переносится от S-аденозилметионина на рецепторный белок ферментом метилтрансферазой). Сигнал, приходящий от хеморецептора к мотору, воздействует на так назьшаемый регулятор дрожания, вызывая изменения частоты дрожания бактерий. Метилирование -С0-0 -группы происходит медленно, в течение нескольких минут, и его результатом является возвращение конформации окрз жения хеморецептора к исходной, что приводит к исчезновению сигнала, поступающего от хеморецептора к регулятору дрожаний и восстановлению первоначальной (т.е. существовавшей до присоединения аттрактанта) скорости дрожаний бактерий, т.е. к адаптации бактерии к аттрактанту (рис. 5.7). [c.99]

Иногда в бактериальной стенке видны кольца гораздо большего диаметра, чем диски базального тела. Их нет в препаратах очищенных базальных тел. Можно предположить, что эти большие кольца являются компонентами статора , в то время как базальное тело есть роторная часть флагеллярного мотора. [c.170]

Бактерии плывут благодаря вращению жгутиков, отходящих от поверхности клетки. Эти тонкие спиральные нити состоят из субъединиц массой 53 iyla, называемых фтгеллином. У бактерии Е. соИ имеется около 6 жгутиков длиной 10 мкм и диаметром 150 А. Жгутики бактерий по сравнению со жгутиками и ресничками эукариот (разд. 34.18) имеют значительно меньщие размеры и проще устроены. Бактериальный жгутик сам по себе не может соверщать активных волнообразных движений, так как в нем нет сократительного аппарата. Его вращает мотор , расположенный в участке соединения жгутика с клеточной оболочкой. Выделение жгутиков, сохраняющих прикрепленную к ним базальную структуру, позволило изучить эти образования оказалось, что они состоят из нити, крючка и стержня. У Е.соИ на стержень насажены 4 кольца. Наружное кольцо прикреплено к наруж- [c.350]

Трудно себе представить устройство, в котором бактериальная флагелла длиной не более 20 мкм нашла бы себе применение, чтобы перемещать в пространстве организм, построенный из множества крупных эукариотических клеток. Однако, изучая актомиози-новый механизм, конечно, важнейший для животных и человека, необходимо иметь в виду, что миниатюрные формы жизни выбрали совсем другой способ обеспечения подвижности. С этой целью они используют вращающийся диск, так что первое изобретение колеса не следует приписывать человеку. Диск — элемент более сложной конструкции, базального тела, служащего молекулярным прототипом нашего электромотора, опять-таки оказывается изобретенного задолго до нас. Ось мотора соединена с жестким филаментом, играющим роль винта моторной лодки. [c.178]

Стали искать сократительные белки — АТФазы у бактерий и в конце концов нашли. Правда, флагеллин, белок бактериального жгутика, не относится к их числу, рее попытки принудить флагеллин к гидролизу АТФ скончились полной неудачей. Но может быть, АТФаза сидит где-то в других частях мотора , например в дисках Однако и это предположение пока не подтвердилось. [c.153]

Сначала А. и Т. Глаголевы поставили такой несложный опыт. Были подобраны условия, когда свет служил единственным источником энергии для генерации протонного потенциала цианобактериями. Трнхомы были неподвижны, пока не включался свет, поглощавшийся бактериальным хлорофиллом. Вопрос состоял в том, будет ли двигаться трихом, если освещена лишь небольшая его часть Если между клетками в трихоме существует передача энергии, то, освещая часть трихома, можно образованную там электроэнергию передать в затемненные участки и питать ею все протонные моторы этого трихома. [c.179]

Электрохимический протонный градиент ответствен не только за образование АТР в клетках бактерий, в митохондриях и хлоропластах, но также за обеспечение энергией бактериальных жгутиков. Считается, что жгутиковый мотор приводится в движение непосредственно потоком протонов, проходящих через него. Чтобы проверить это предположение, вы изучаете штамм Strepto o us, клетки которого обладают подвижностью. Подвижность зависит от присутствия в среде субстрата окисления-глюкозы. [c.83]

Подвижные бактерии способны к направленному движению в сторону аттрактанта (например, глюкозы) или от репеллента (нанример, жирных кислот). Сенсоры для хемотаксиса лоьсализованы в периплазма-тическом пространстве или на плазматической мембране. Бактериальные жгутики вращаются с помощью моторов , использующих энергию протонного градиента на плазматической мембране. Бактерии спокойно плывут в течение примерно секунды, затем кувыркаются вследствие перемены направления вращения жгутиков от движения против часовой стрелки к движению ио часовой стрелке. Когда бактерия движется к аттрактанту или от репеллента, ее кувыркания становятся реже. Бактерии определяют временной, а не пространственный градиент концентрации. В бактериальной клетке информация от хемосенсоров передается на три метил-акцеп-торных хемотаксиче ских белка (МХБ) и далее на жгутики. Обратимое метилирование МХБ регулирует чувствительность детекторной системы. [c.354]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология