hirsh_ben_arie (idelsong) wrote,
hirsh_ben_arie
idelsong

Categories:

Хемотаксис



Многие клетки умеют двигаться в направлении увеличивающейся концентрации нужных веществ или уменьшающейся концентрации ненужных. Эта способность называется хемотаксисом, соответственно, положительным или отрицательным. А вещества, соответственно, называются аттрактантами или репеллентами.

 

 

Эукариотические клетки имеют размер ~ 10 uм. При таком размере они могут почувствовать различие концентраций вещества на разных сторонах клетки и, таким образом, выбрать направление, куда двигаться.

Но бактерия для этого слишком мала. Ее размер ~ 1 uм. Количество молекул вещества, одновременно взаимодействующих с ее поверхностью, можно пересчитать по пальцам. При этом нет никакой возможности решить, с какой стороны клетки их больше. Поэтому для хемотаксиса бактерии используют совершенно другую стратегию. 

У бактерии несколько жгутиков, обычно от 4 до 10. В отличие от эукариотов, которые, если у них есть жгутик, гребут им, как рыба хвостом, бактерии жгутиком крутят. Это едва ли не единственный пример применения колеса в живой природе. Притом бактерия может крутить жгутиком как по часовой стрелке, так и против.

Из http://en.wikipedia.org/wiki/Chemotaxis
 

Жгутиков, как я уже сказал, несколько. Причем они не прямые, а изогнутые. Поэтому, если они крутятся против часовой стрелки, то сплетаются в косичку и бактерия движется поступательно. Если же они крутятся по часовой стрелке, то расплетаются, и бактерия кружится на месте. Движение бактерий состоит, таким образом, из чередования поступательного движения, вращения на месте, и нового поступательного движения в произвольном направлении.

Похоже на броуновское движение, только в другом масштабе. Вот здесь можно увидеть небольшой фильм, демонстрирующий движение бактерии. 

Так вот, бактерия мерит изменение концентрации интересующего вещества не в пространстве, а во времени. И процент времени, занятый поступательным движением, зависит от производной концентрации вещества по времени. То есть если в течение поступательного движения бактерия движется в направлении увеличения концентрацией аттрактанта, то ее поступательный пробег будет больше. А если в противоположном направлении – меньше. Таким образом, с течением времени больше бактерий окажется в зоне с большей концентрацией аттрактанта. Вот здесь можно посмотреть небольшой фильм с компьютерной симуляцией движения бактерии в градиенте аттрактанта. Красным обозначены периоды вращения, а белым – периоды поступательного движения. Оба фильма с сайта http://emonet.biology.yale.edu/agentcell. 

Спрашивается, как можно мерить первую производную концентрации? Если не вдаваться в биохимические подробности, дело обстоит так. Аттрактант связывается с рецептором, и это связывание вызывает каскад реакций, удлиняющий время поступательного движения. С другой стороны, он активирует также с некоторым отставанием другой процесс, приводящий к инактивации первого. Таким образом, если концентрация не меняется, то инактивация через некоторое время догоняет активацию. И только если концентрация продолжает расти, инактивация отстает от активации. А если уменьшается – обгоняет. 

Кстати, при такой стратегии бактериям удается двигаться в направлении увеличения концентрации аттрактанта, даже если при этом приходится огибать какие-либо препятствия. 


 
Tags: чуть-чуть биологии
Subscribe

  • (no subject)

    Рассказ Л. Утесова о поездке с Бабелем на дачу к Ежову <автору книги о Бабеле С.Н.Поварцову> довелось услышать в октябре 1970 года. Леонид…

  • Мари-Анна Лавуазье

    Господин Жак Польз был талантливым финансистом. Помимо талантов, быстрой карьерой по финансовой линии он был в первую очередь обязан своему дяде,…

  • О письме Конашевича

    Оказывается, Полина 2.5 года назад привезла из Питера подарок своей тети: альбом Конашевича. Я тогда его полистал, поставил в шкаф -и напрочь забыл о…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 6 comments