สิ่งแวดล้อม

โครงสร้างและหน้าที่ของแฟลกเจลลาของแบคทีเรีย

แฟลกเจลลา (Flagella) เป็นรยางค์ ลักษณะคล้ายขน ยื่นออกมานอกผนังเซลล์โดยมีจุดตั้งต้นจากเบซัลบอดี (basal body) ที่อยู่ใต่เยื่อหุ้มเซลล์ในไซโทพลาซึม โครงสร้างของแฟลกเจจลาแบ่งเป็น 3 ส่วน คือ ส่วนที่ยึดกับฐาน (basal structure) ส่วนที่เป็นตะขอ (hook) และส่วนที่เป็นเส้นยาวออกจากผนังเซลล์ (filament)

ส่วนของตะขอ และเบซัลบอดี ประกอบด้วยโปรตีนที่ต่างไปจากของแฟลกเจจลาเอง ส่วนซัลบอดีเป็นแท่งทรงกระบอกเล็กๆ ตรงกลางล้อมรอบด้วยวงแหวนสามชุด แต่มี 4 วง ในแบคทีเรียแกรมลบวงแหวนสองชุดที่อยู่ด้านนอก จะเกี่ยวข้องกับชั้นลิโพลิแซกคาไรด์ และเพปติโดไกลแคนของผนังเซลล์ ส่วนวงแหวนคู่ในจะอยู่ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์หรืออยู่เหนือเยื่อหุ้มเซลล์เล็กน้อย ส่วนในแบคทีเรียแกรมบวกซึ่งไม่มีชั้นลิโพพอลิแซ็กคาไรต์ จะมีแต่วงแหวนคู่ในเท่านั้น

เนื่องจากแฟลกเจลลามีขนาดเล็กมาก เพราะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.01-0.02 ไมโครเมตร ไม่สามารถมองเห็น ต้องใช้วิธีย้อมพิเศษ โดยใช้เบสิคฟุคซิน (basic fuchsin) และกรดแทนนิก (tannic acid) เป็นมอร์แดนด์ (mordant) ที่จะช่วยให้ติดสีที่แฟลกเจลลา ทำให้หนาขึ้น และสามารถมองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้

การวิเคราะห์ทางเคมี พบว่าแฟลกเจลลาประกอบด้วยโปรตีนแฟลกเจลลิน (flagellin) ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุล ประมาณ 20,000 – 40,000 ดาลตัน

จากการศึกษาโครงสร้างแฟลกเจลลาของเชื้อ Salmonella typhimurium ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขยายประมาณ 1 ล้านเท่า พบว่าประกอบด้วยเส้นใยโปรตีน 3 สายเรียงกันตามแนวขนาน และพันเป็นเกลียว

ไม่พบแฟลกเจลลาในแบคทีเรียทุกชนิด แต่จะมีเฉพาะพวกที่สามารถเคลื่อนที่ได้ พวกค็อกคัสแทบไม่พบแฟลกเจลลาเลย

กลไกการเคลื่อนที่ของแบคทีเรีย ยังไม่ทราบแน่ชัด แต่มีสมมติฐานอธิบายว่า เกิดจากโปรตีนซึ่งมีโมเลกุลใหญ่ หดตัวและคลายตัวสลับกัน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่เป็นลูกคลื่นซึ่งจะดึงหรือผลักแบคทีเรียเข้าออกได้

การเรียงตัวของแฟลกเจลลา แบ่งเป็น 2 แบบใหญ่ๆ คือ

1. โพลาร์แฟลกเจลลา (polar flagella) มีแฟลกเจลลายื่นออกมาจากปลาย หรือขั้วของเซลล์ ถ้ายื่นออกมาข้างใดข้างหนึ่งและมี 1 เส้น เรียกว่า โมโนทริคัสแฟลกเจลลา (monotrichous flagella) ถ้าออกมาทั้งสองข้างของเซลล์เรียกว่า แอมฟิทริคัสแฟลกเจลลา (amphitrichous flagella)

บางครั้งอาจเป็นกลุ่มของแฟลกเจลลาที่ปลายข้างหนึ่งของเซลล์ เรียกว่า โลโฟทริคัสแฟลกเจลลา (lophotrichous flagella) เช่น Spirillum serpens

2. เพอริทริคัสแฟลกเจลลา (peritrichous flagella) มีแฟลกเจลลายื่นออกมารอบๆเซลล์ ได้แก่ Escherichia coli, Salmonella typhi, Proteus mirabilis, Erwinia carotovora, Proteus morganii

หน้าที่ของแฟลกเจลลา คือ ช่วยในการเคลื่อนที่ ซึ่งจะเคลื่อนในอัตราเร็วที่แตกต่างกัน เช่น Spirillum serpens เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมากคือ แฟลกเจลลาจะหมุนถึง 2,400 รอบ/นาที ในขณะที่ตัวเซลล์หมุนได้ 800 รอบ/นาที ทำให้ประมาณความเร็วของเซลล์ว่ามีการเคลื่อนที่ได้ราว 50 ไมโครเมตร/วินาที Vibrio comma เคลื่อนที่ได้ 200 ไมโครเมตร/วินาที

การเคลื่อนที่ของแฟลกเจลลาต้องอาศัยพลังงาน ATP ที่ได้มาจากการสังเคราะห์แสงหรือการหายใจ

การที่จุลินทรีย์มีการเคลื่อนที่ได้ เป็นการปรับตัวของจุลินทรีย์ให้อยู่รอด เป็นการเพิ่มโอกาสให้มันหาอาหาร และหาสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมหรือหลีกเลี่ยงสารหรือสภาพที่ไม่เหมาะสมได้

Leave a Reply