べん毛：真核生物、原核生物（構造と機能） - 生物学 - 2025

鞭毛は、単細胞生物の運動で、より複雑な生物における種々の物質の移動に関与していることホイップ状細胞突起です。

真核生物と原核生物の両方の系統で鞭毛を見つけます。原核生物の鞭毛は、らせん状に構成されたフラジェリンサブユニットで構成される単一の微小管によって形成され、中空の核を形成する単純な要素です。

出典：LadyofHats。アレハンドロポルトのスペイン語版

真核生物では、9つのペアのチューブリン微小管と2つのペアが中央領域に配置されています。べん毛の典型的な例の1つは精子の伸展で、精子に可動性を与え、卵子が受精できるようにします。

別のタイプの細胞延長である繊毛は、鞭毛と同様の構造と機能を持っていますが、鞭毛と混同しないでください。彼らははるかに短く、異なる動きをします。

原核生物の鞭毛

細菌では、べん毛はらせん状のフィラメントであり、その寸法は長さが3〜12マイクロメートル、直径が12〜30ナノメートルの範囲です。それらは、真核生物の同じ要素よりも単純です。

構造

構造的に、バクテリアのべん毛はフラジェリンと呼ばれるタンパク質分子で構成されています。フラジェリンは免疫原性であり、「H抗原」と呼ばれる抗原のグループを表し、各種または菌株に特異的です。これは、中心が中空の円筒状に構成されています。

これらのべん毛では、3つの主要な部分を区別できます。長い外部フィラメント、フィラメントの端にあるフック、およびフックに固定された基礎本体です。

基底体は、毒性因子の分泌装置と特性を共有しています。この類似性は、両方のシステムが共通の祖先から継承されていることを示している可能性があります。

分類

細菌は鞭毛の場所に応じて、さまざまなカテゴリに分類されます。べん毛が細胞の極に片側が単一の極構造として位置している場合、それは単調で、両端にある場合は両生類です。

べん毛は、細胞の片側または両側にある「プルーム」としても見られます。この場合、割り当てられた用語はlophotricです。最後のケースは、細胞が表面全体に均一に分布した複数のべん毛を持ち、周毛質と呼ばれる場合に発生します。

これらのタイプのべん毛は、べん毛が作る動きのタイプにもバリエーションを示します。

細菌はまた、細胞表面に他のタイプの突起を表示します。それらの1つは線毛です。これらはべん毛よりも硬く、2つのタイプがあります。短いものと豊富なもの、および性交に関わる長いものです。

移動

細菌の鞭毛の推力または回転は、ATPから直接ではなく、陽子原動力から来るエネルギーの産物です。

細菌べん毛は、一定の速度で回転しないことを特徴としています。このパラメータは、セルが常に生成しているエネルギーの量に依存します。細菌は速度を調節するだけでなく、鞭毛の方向や動きを変えることもできます。

細菌が特定の領域に向けられると、それらは刺激に引き付けられる可能性があります。この動きはタクシーとして知られており、鞭毛は生物が望ましい場所に移動することを可能にします。

真核生物の鞭毛

原核生物のように、真核生物は膜の表面に一連のプロセスを示します。真核生物のべん毛は微小管で構成されており、動きや移動に関わる長い突起です。

さらに、真核細胞では、鞭毛と混同してはならない一連の追加プロセスがある場合があります。微絨毛は、物質の吸収、分泌、付着に関与する原形質膜の延長です。また、運動性にも関連しています。

構造

真核生物のべん毛の構造は軸糸と呼ばれ、微小管と別のクラスのタンパク質で構成されています。微小管は「9 + 2」と呼ばれるパターンで構成されています。これは、9つの外側のペアで囲まれた中央の微小管のペアがあることを示しています。

この定義は文献では非常に人気がありますが、中央に配置されているペアは2つではなく1つなので、誤解を招く可能性があります。

微小管の構造

微小管は、チューブリンで構成されるタンパク質要素です。この分子には、アルファチューブリンとベータチューブリンの2つの形式があります。これらのグループは一緒になって二量体を形成し、微小管のユニットを形成します。ユニットは重合し、横方向に凝集します。

中央のペアの周りにある微小管が持っているプロトフィラメントの数には違いがあります。1つは13のプロトフィラメントを持っているため、細管Aまたは完全と呼ばれます。これは、フィラメントが10から11しかない細管Bとは異なります。

ダイニンとネキシン

微小管のそれぞれ1つは、その負の端によって、基底体またはキネトソームと呼ばれる構造に接続されています。

真核生物のべん毛の動き（ATPase）で非常に重要なタンパク質ダイニンは、2つの腕によって各A細管に関連付けられています。

ネキシンはべん毛の構成におけるもう一つの重要なタンパク質です。これは、9つのペアの外側の微小管を結合する役割を果たします。

移動

真核生物の鞭毛の動きは、タンパク質ダイニンの活性によって指示されます。このタンパク質はキネシンとともに、微小管に伴う最も重要な運動要素です。これらは微小管を「歩く」。

動きは、外側の微小管ペアがシフトまたはスリップするときに発生します。ダイニンは、タイプAとタイプBの両方の尿細管にリンクされています。具体的には、ベースはAに関連付けられ、ヘッドはBに関連付けられています。ネクシンも運動に役割を果たします。

べん毛運動におけるダイニンの特定の役割の解明を担当した研究はほとんどない。

原核生物と真核生物の鞭毛の違い

外形寸法

原核生物の系統の鞭毛は小さく、長さは12 umに達し、平均直径は20です。真核生物の鞭毛は長さが200 umを超える可能性があり、直径は0.5 umに近いです。

構造構成

真核生物のべん毛の最も優れた特徴の1つは、9 + 0の微小管組織と9 + 2の繊維構成であり、原核生物にはこの組織がありません。

原核生物の鞭毛は、真核生物の場合のように、原形質膜に覆われていません。

原核生物の鞭毛の組成は単純で、フラジェリンタンパク質分子のみが含まれます。真核生物の鞭毛の組成はより複雑で、チューブリン、ダイニン、ネキシン、および追加のタンパク質のセット、ならびに炭水化物、脂質、ヌクレオチドなどの他の大きな生体分子から構成されています。

エネルギー

原核生物の鞭毛のエネルギー源は、膜に固定されたATPaseタンパク質ではなく、プロトンの原動力によって与えられます。真核生物の鞭毛は、ATPaseタンパク質であるダイニンを持っています。

繊毛との類似点と相違点

類似点

移動における役割

繊毛と鞭毛の混同はよくあることです。どちらも髪の毛に似た細胞質のプロセスであり、細胞の表面に位置しています。機能的には、繊毛と鞭毛の両方が細胞運動を促進する突起です。

構造

どちらも基底体から生じ、かなり類似した超構造を持っています。同様に、両方の予測の化学組成は非常に似ています。

違い

長さ

2つの構造の重要な違いは長さに関係します。繊毛は短い突起（長さが5〜20 um）ですが、鞭毛はかなり長く、200 umを超える長さ（ほぼ10倍）に達することがあります。繊毛より。

量

細胞に繊毛がある場合、それは通常かなりの数になります。鞭毛を持つ細胞とは対照的で、一般に1つか2つあります。

移動

また、それぞれの構造には独特の動きがあります。繊毛は強力なストロークで、鞭毛は起伏のある鞭のような方法で動きます。細胞内の各繊毛の動きは独立していますが、鞭毛の動きは協調しています。繊毛は起伏のある膜に固定され、鞭毛は固定されていません。

複雑

各構造全体で繊毛と鞭毛の複雑さには独特の違いがあります。繊毛は全長にわたって複雑な突起であり、鞭毛の複雑さは、回転に関与するモーターが配置されているベースにのみ制限されています。

関数

それらの機能に関して、繊毛はある特定の方向への物質の動きに関与しており、鞭毛は運動にのみ関連しています。

動物では、繊毛の主な機能は、体表面の液体、粘液、またはその他の物質の動員です。

参考文献

1. アルバーツ、B。、ジョンソン、A。、ルイス、J。、ラフ、M。、ロバーツ、K。、およびウォルター、P。（2008）。細胞の分子生物学。ガーランドサイエンス、テイラー、フランシスグループ。
2. クーパー、GM、ハウスマン、RE&ライト、N（2010）。セル。マーバン。
3. Hickman、C. P、Roberts、LS、Keen、SL、Larson、A.、I´Anson、H.&Eisenhour、DJ（2008）。動物学の統合原則。ニューヨーク：マグローヒル。第14版。
4. マディガン、モンタナ、マルティンコ、JM&パーカー、J（2004）。ブロック：微生物の生物学。ピアソン教育。
5. Tortora、GJ、Funke、BR、Case、CL、&Johnson、TR（2004）。微生物学：はじめに（第9巻）。カリフォルニア州サンフランシスコ：ベンジャミンカミングス。