تاژک
تاژَک یا فلاژل زائدههای سلولی بلند و درازی هستند که در جانداران تکسلولی مانند تاژکداران و برخی باکتریها بهطور متفاوتی وجود دارند. آنها عملکرد موتوری دارند و بیشتر در باکتریهای گرم منفی مانند باسیلها دیده میشوند. از آنجا که باکتریهای گرم مثبت به شکل کوکسی هستند محیطهای خشک را ترجیح میدهند و فاقد تاژک هستند. تاژک در برخی خانوادههای باکتریایی دارای خواص آنتیژنی بالایی میباشد و طبقهبندی این سری باکتریها بر اساس خواص باکتریایی تاژک آنهاست.[۱]
برخی یوکاریوتها از گروه دوتاژکان و برخی از تکتاژکان هستند. تاژک اغلب در سلول جانوری وجود دارد و در سلول های گیاهی،فقط در سلول جنسی نر خزه و سرخس وجود دارد
ساختار و تکامل
[ویرایش]تاژک از بخشهای اصلی شامل پایه (basal body)، قلاب (hook) و رشتهٔ مارپیچی (filament) تشکیل شده است. بخش پایه همانند یک چرخانه (روتور) و ایستانه (استاتور) عمل میکند و حرکت چرخشی را ایجاد میکند. این ساختار برای سرهمبندی و عملکرد خود به حدود ۳۰ تا ۴۰ ژن وابسته است که هرکدام پروتئینهای ویژهای را برای مونتاژ و عملکرد حرکتی تولید میکنند.[۲]
هر تاژک بنابراین از سه بخش تشکیل شدهاست: رشتهٔ مارپیچ، معرف طولانیترین بخش و پایانه و متشکل از یک سری زیرواحدهای پروتئینی به نام فلاژلین با ویژگیهای آنتیژنی است.
قلاب تنها از یک تکپروتئین که رشتهٔ مارپیچ را به جسم پایه ای متصل میکند تشکیل میشود. جسم پایهای در غشای پلاسمایی قرار میگیرد جایی که از آن انرژی لازم را بهدست میآورد، تشکیل شده از زیرواحدهای مختلف حداقل از پانزده پروتئین گوناگون که با هم جمع میشوند برای تشکیل طولانیترین بخش، در ادامه فلاژل میله و چهار حلقه در باکتریهای گرم منفی و دو حلقه در باکتریهای گرم مثبت وجود دارد که این تفاوت تعداد حلقههای به دلیل ترتیب لایههای سطحی است.
حلقهها در باکتریهای گرم منفی شامل L, P ،S ,M و در گرم مثبتها شامل P و M هستند که بین آنها پروتئین وجود دارد و عملکرد اتصال رشتهٔ مارپیچ به ساختاری سطحی و به حرکت انداختن تاژک را دارند.
بین آنها پروتئینهای MOT که عملکرد موتور فلاژل و FLI که عملکرد مبدل موتور را دارند.
از دیدگاه تکاملی، پژوهشهای ژنومی نشان دادهاند که تاژکها احتمالاً از دستگاههای ترشحی باکتریایی (type III secretion system) منشأ گرفتهاند. این دیدگاه یکی از توضیحات پذیرفتهشده برای شکلگیری تدریجی این اندامک پیچیده است.[۳]
بازده تاژکها نزدیک به ۱۰۰ درصد یعنی ۹۹٫۹۹۹۹٪ میباشد.[۱] اساس ساختار تاژک سلولهای یوکاریوتی یک اسکلت ریزلولهای (میکروتوبولی) است که در غشای سلولی، محصور و به ساقه مژکی معروف است. ساقه مژکی را با فرمول ۲ + ۹ نمایش میدهند و به این معنی است که ۹ جفت ریزلوله محیطی، یک جفت ریزلولهٔ مرکزی را دربر گرفتهاند. حرکت تاژک یوکاریوتی به، صورتهای گوناگون صورت میگیرد که معمولاً حرکت از نوع موجی است.
تاژک در باکتریها از تجمع زیرواحدهای پروتئینی بهنام فلاژلین تشکیل میشود که یک ساختمان توخالی دارد.
شگفتیهای تاژکها
[ویرایش]تاژک باکتریایی یکی از پیچیدهترین اندامکهای حرکتی در جهان زیستی است که نقش اصلی آن ایجاد حرکت فعال در محیط مایع است. این اندامک مانند یک موتور مولکولی عمل میکند و با استفاده از اختلاف پتانسیل یونها در دو سوی غشای سلولی انرژی لازم برای چرخش خود را به دست میآورد.[۴]
ویژگیهای عملکردی
[ویرایش]موتور تاژکی میتواند با سرعت بسیار بالا بچرخد. در گونههایی مانند Salmonella enterica سرعت چرخش به بیش از ۱٬۷۰۰ دور در ثانیه گزارش شده است.[۵]
منبع انرژی حرکت تاژکها جریان یونهای پروتون یا سدیم است که از طریق پروتئینهای استاتور مانند MotA/MotB عبور میکنند و گشتاور مکانیکی تولید میکنند.[۶]
بازده این موتورهای زیستی بسیار بالا است و بخش بزرگی از انرژی الکتروشیمیایی به حرکت مکانیکی تبدیل میشود، هرچند کارایی «تقریباً صددرصدی» که گاه در متون عمومی ذکر میشود، با دادههای علمی دقیق پشتیبانی نمیشود.[۷]
کاربردهای پژوهشی و فناوری
[ویرایش]شناخت بهتر تاژکها الهامبخش پژوهشهای متعددی در حوزهٔ نانو فناوری و پزشکی بوده است. از جمله کاربردهای بالقوه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
طراحی میکرورباتها و نانوماشینهای زیستی که از الگوی حرکت تاژکی برای جابهجایی در محیطهای مایع الهام میگیرند.[۸]
توسعهٔ حسگرهای زیستی حساس که بر اساس پاسخگویی پروتئینهای تاژکی به تغییرات محیطی کار میکنند.[۹]
بررسی امکان استفاده از سامانههای حرکتی مشابه در دارورسانی هدفمند در سطح یاختهای.[۱۰]
جستارهای وابسته
[ویرایش]منابع
[ویرایش]- ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ «تاژک باکتری ها». بایگانیشده از اصلی در ۱۲ نوامبر ۲۰۱۱. دریافتشده در ۱۲ سپتامبر ۲۰۱۰.
- ↑ «The bacterial flagellum: design and evolution». Cell. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- ↑ Pallen، Mark (۲۰۰۳). Bacterial Flagella and Type III Secretion: Relationship and Evolution. International Journal of Medical Microbiology. شابک ۱۴۳۸-۴۲۲۱ مقدار
|شابک=را بررسی کنید: length (کمک). - ↑ «Structure of the bacterial flagellar motor». Nature Communications. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- ↑ «High-speed rotation of bacterial flagellar motor». Nature Communications. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- ↑ «Mechanisms of torque generation in the bacterial flagellar motor». Journal of Bacteriology. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- ↑ «Flagellar motors and mechanosensing». Frontiers in Microbiology. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- ↑ «Bio-inspired microrobots for medical applications». Science Robotics. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- ↑ «Flagella-based biosensors». Biosensors and Bioelectronics. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- ↑ «Nanotechnology in targeted drug delivery». Nature Nanotechnology. دریافتشده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵.
- Lindemann C (۴ آوریل ۲۰۰۸). "Mechanisms of sperm motility". Oakland University. Retrieved 18 May 2008.
- Astrobiology (۲۰۲۴) - "Flagellar structures in Martian meteorites"
- Science Robotics (۲۰۲۵) - "Medical microbots inspired by flagella"
- Nature Physics (۲۰۲۳) - "Collective dynamics of flagellar arrays"
- PNAS (۲۰۲۴) - "Nanoscale engineering of flagellar motors"
 | این یک مقالهٔ خرد زیستشناسی است. میتوانید با گسترش آن به ویکیپدیا کمک کنید. |