细菌的鞭毛的生长、运动机理? 运动机理是什么?又如何用实验证明?_备孕

许多细菌具有的摆动的推进器,或称为“鞭毛(flagella)”,的生长是按照一个令人惊讶的复杂过程进行的.基本生长机制涉及到细丝的微小部件,这些微小部件可以穿过鞭毛中的空心通道从细胞胞体到达鞭毛的顶端.鞭毛顶端被一个蛋白复合物“帽子”所覆盖,当微小部件吸附在鞭毛上时,不知什么原因蛋白复合物总会使其通过.利用电子显微镜观察这个过程,KojiYonekura和同事们确定这个“帽子”有5条朝下指向鞭毛生长区域的“腿”.当“帽子”旋转时,这些“腿””灵活地调整它们形态,只为鞭毛留出一个小狭缝用于通行.RobertM.Macnab在一篇相关的研究评述中写道,如果这种解释是正确的话,这个远离细菌细胞的结构的装配过程“是一个比我们任何人以前所想象的都要更复杂的过程”.

菌鞭毛由鞭杆（ shaft ）和基体（ basel body ）组成.鞭杆的横切面呈“ 9+2 ”型,即中心有一对包在中央鞘内的相互平行的中央微管,其外围绕一圈（ 9 个）微管二联体,整个鞭杆由细胞质膜包裹.每一个二联体是由亚丝 A 和 B 组成的,亚丝 A 由 13 根原纤维形成.亚丝 B 仅 10 根原纤维,其中有 3 根是与亚丝 A 合用的.从二联体的 A 管伸出二条侧臂,对着相邻二联体的亚丝 B ,臂长约 30nm ,宽 9nm ,两臂之间的间隔为 16-22nm .在二联体之间有连丝连接.此外,还从亚丝 A 向中央一对微管发出辐射状的连丝,称为放射辐.放射辐的辐头是自由的,不与中央鞘相连.

基体又称生毛体或动体,呈短杆状,直径约 120~170nm ,长为 200~500nm ,横切面观察,外围有 9 个三联体,中央没有微管和鞘,为 9+0 型 ( 图 2.2) .

真核微生物鞭毛微管主要由微管蛋白和微管相关蛋白（ Microtuble-associated protein ）共同组成,它们与运动的产生、微管聚合和解聚的调节或微管和其它细胞组成之间的连接等相关

在二联体的侧臂上存在的 ATP 酶,称为动力蛋白（ dynein ）,它可以水解 ATP ,放出能量,供鞭毛运动所需.在二联体之间的横桥中,有连接蛋白（ nexin ）,这是一种溶于酸,分子量为 165000Da 的蛋白质,因其连接相邻的二联体,故称其连接蛋白.其作用可能是在鞭毛运动时限制两相邻二联体间的滑行量.在鞭毛的间质中还含有间质蛋白,约占鞭毛总蛋白的 40% .真菌鞭毛运动为均匀的波动.

在微小生命——细菌的世界中许多成员在进化中也同动物一样获得了运动的能力，这种能力对于它们的重要性决不亚于运动对于动物的作用。虽然细菌的个头小，但它们的运动速度却相当惊人，许多细菌每秒钟前行数十微米，逗点弧菌是自然界中运动速度最快的细菌，它每秒钟可向前游动100微米，不能小看这个数字，它相当于细菌自身体长的50倍，而一个人类运动员每秒钟最快只能向前跑约5倍体长的距离，即使猎豹这个数字也只能达到25倍，从这个意义上讲，细菌算是世界上“跑”得最快的生物。

细菌世界的成员众多，这也导致了它们的运动方式和机制上的许多差异，大部分能够运动的细菌都是依靠自身的运动器官——鞭毛的作用，鞭毛是一种呈波浪形的长长的蛋白丝状物，它附着于细菌的外表，一般长为15—20微米，是体长的数倍，鞭毛非常细，直径大约只有20纳米，在光学显微镜下根本看不见，只有通过特殊的染色使之加粗或者在电子显微镜下才能看清。鞭毛的功能相当于船的螺浆，在水中可以高速旋转从而推动菌体前行，因此水体环境才是鞭毛细菌自由驰骋的天地。有趣的是鞭毛主要生长在弧形和杆状的细菌身上，而球形的细菌几乎都没有鞭毛，这大概是由于它们肥胖的体形本身就不太适合运动，大自然干脆就不再让它浪费能量去生成什么鞭毛。不同细菌的鞭毛数量和排列也有差异，有的细菌满身都是鞭毛，有的细菌只有一根或一束鞭毛。在细菌的一生中，也并不是每个年龄阶段都有鞭毛，只有那些处于壮年的细菌才有鞭毛，随着生活环境的逐渐恶化，细菌失去鞭毛成为那些老态龙钟不能游动的细菌。

细菌（学名：Bacteria）是指生物的主要类群之一，属于细菌域。也是所有生物中数量最多的一类，据估计，其总数约有5×10^30个。细菌的形状相当多样，主要有球状、杆状，以及螺旋状。

细菌也对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发。

然而，人类也时常利用细菌，例如乳酪及酸奶和酒酿的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌也有着广泛的运用。

扩展资料：

细菌的结构

细菌的结构分为基本结构和特殊结构。基本结构是各种细菌都具有的结构，包括细菌的细胞壁、细胞膜、细胞质、核质。某些细菌特有的结构称为特殊结构，包括细菌的荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞。

细胞壁

细胞壁（cell wall) 位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围，组成较复杂，并随细菌不同而异。革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁的共有组分为肽聚糖，但各自有其特殊组分 [3] 。

细胞壁厚度因细菌不同而异，一般为15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸构成双糖单元，以β-1,4糖苷键连接成大分子。

N-乙酰胞壁酸分子上有四肽侧链，相邻聚糖纤维之间的短肽通过肽桥（革兰阳性菌）或肽键（革兰阴性菌）桥接起来，形成了肽聚糖片层，像胶合板一样，粘合成多层。

肽聚糖中的多糖链在各物种中都一样，而横向短肽链却有种间差异。革兰阳性菌细胞壁厚约20～80nm，有15-50层肽聚糖片层，每层厚1nm，含20-40%的磷壁酸（teichoic acid），有的还具有少量蛋白质。

革兰阴性菌细胞壁厚约10nm，仅2-3层肽聚糖，其他成分较为复杂，由外向内依次为脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。此外，外膜与细胞之间还有间隙。