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鞭毛(英语: flagellum ),是很多单细胞生物和一些多细胞生物细胞表面像鞭子一样的细胞器,用于运动及其它一些功能。

    • 细菌的鞭毛是螺旋状的纤维,像螺丝一样旋转,属于生命系统中的旋转运动。
    • 古菌的鞭毛表面上和细菌的类似,但很多细节不同,和细菌的鞭毛可能也不是同源的。
    • 真核生物,比如动物、植物、原生生物细胞的鞭毛是细胞表面结构复杂的突出物,像鞭子一样来回抽打。
    • 不同种类的细菌有不同的数目的鞭毛。Monotrichous细菌有一个单一的鞭毛(如霍乱弧菌)。 Lophotrichous细菌有多种鞭毛设在细菌同样的表面上,而协调一致地行动,将细菌进往单一的方向前进。

鞭毛特性

  • 鞭毛是由大约40种蛋白质组成的,这些蛋白质就像马达中的不同组件, 将 ATP 转换成动能, 可以旋转, 也可以令微生物前进、停止、倒转以及改变方向。
    • 科学家称细菌的鞭毛是 "irreducible complexity", 这个精巧的奈米分子马达是没有任何工程师能做得到的。
    • 细小的细菌鞭毛能依照 DNA "设计图", 包括鞭毛的前进装置图, 在20分钟之内把40个组件按照次序准确地自行组装, 还可以运作得很好。
  • 鞭毛一般长约150微米,纤毛5~10微米,两者直径相近,为0.01~0.03微米。
    • 大多数动物和植物的精子都有鞭毛。精子及许多原生动物都以鞭毛或纤毛为运动器。
    • 具有鞭毛的细菌大多是弧菌、杆菌和个别球菌。
    • 纤毛和鞭毛由3个主要部分组成:中央轴纤丝、围绕它的质膜和一些细胞质。
    • 轴纤丝从纤毛或鞭毛底部的基粒直达顶端,为一束直径约220~240埃的微管,在基粒底部,则集聚成圆锥形束,深入到细胞质中。
    • 进化论的争论》指出: "细菌的鞭毛有一个旋转的马达, 每分钟可以旋转6000至1万7000次。
      • 更厉害的是, 这个旋转马达只需要旋转四分之一周的时间, 就可以减速、改变方向、再加速至每分钟1万7000次的转速, 以反方向继续转动." [1]
  • 人体鼻腔内的纤毛每秒可摆动超过十次,以清理体内的异物。
    • 许多微生物也是靠鞭毛(如:眼虫)或纤毛(如:草履虫)来移动。

鞭毛的作用

  • 常见的微生物有很多,我们最常接触到的大致有三种——细菌、真菌、病毒。
    • 细菌的鞭毛是螺旋状的纤维,像螺丝一样旋转。
    • 古菌的鞭毛表面上和细菌的类似,但很多细节不同,和细菌的鞭毛可能也不是同源的。
    • 革兰氏阴性菌细菌鞭毛的结构
    • 鞭毛的运动也是不一样的。
    • 细菌是我们较为了解的一种。细菌大部分都有鞭毛,鞭毛的作用就是驱动细菌前往它想去的地方。
    • 不同种类的细菌有不同的数目的鞭毛。
      • Monotrichous细菌有一个单一的鞭毛(如霍乱弧菌);Lophotrichous细菌有多种鞭毛设在细菌同样的表面上,而协调一致地行动,将细菌进往单一的方向前进;
      • 一些细菌,如selenomonas ,鞭毛有组织外胞体。
    • 几乎所有细菌鞭毛是螺旋细丝,每一个在其基部带有旋转马达可以顺时针或逆时针转动。
    • 它们提供了几种细菌运动性中的两个运动。
    • 鞭毛马达的转速可以达到每分钟20000转,且提供鞭毛马达旋转的能量几乎百分百转化为马达的动能。

细菌鞭毛马达的离合器

  • 当‘离合器’(黄色部分)处于‘合’的位置时,由氢离子浓度梯度推动的引擎转动,带动鞭毛使细菌向前游动;而*当‘离合器’处于‘分’的位置时, 鞭毛不会转动所以细菌停止运动。
    • 精巧的结构在我们日常生活中出现在汽车上,汽车的马达也是如此精巧构成的,但这是依靠人类的智慧和想像力。
    • 古菌的鞭毛表面上看起来类似细菌的鞭毛。
    • 在20世纪90年代,研究人员曾发现了古菌和细菌鞭毛的具体不同,其中包括:细菌鞭毛由流动的质子驱动,而古鞭毛几乎肯定由三磷酸腺苷驱动。
    • 细菌细胞中往往有许多鞭毛的细丝,古菌鞭毛则由许多长丝组成一捆。
    • 真核生物的鞭毛是由9+2的微管构成,利用动力蛋白用ATP拉动微管摆动。
    • 鞭毛具有抗原性,可诱使宿主产生抗体。
    • 真核生物包括:植物,动物和原生生物,他们的细胞的复杂细胞凸出物像鞭子一样来回的抽打。[2]
    • 原核生物鞭毛以旋转运动运行,而真核鞭毛以弯曲运动运行。
    • 原核鞭毛采用旋转马达,和真核鞭毛使用复杂的滑动这三种鞭毛形态各不相同,所用的“燃料”也不尽相同,但是他们的基础结构,也就是底座“马达”是几乎相同的。

贾第鞭毛虫

  • 贾第鞭毛虫是肉眼不可见的寄生虫。
    • 需要进行实验室的化验才能确诊。在新鲜的粪便或十二指肠冲洗液内可发现活动的滋养体,通过粪便的盐水漂浮法发现卵囊,或者通过特殊的试纸(ELISA)检测可发现粪便存在贾第鞭毛虫蛋白。
    • 如果怀疑存在贾第鞭毛虫感染,应在发病期间的7~10天内至少做3次粪便检查发现卵囊。
    • 通过十二指肠肠腔冲洗和对十二指肠粘膜进行细胞学分析有时可见贾第鞭毛虫。
  • 贾第鞭毛虫病多见于狗,猫偶尔发病。
    • 临床症状表现为轻度至严重的腹泻,有持续性、间歇性或自限性。
    • 通常腹泻呈“牛粪样”,无血液或粘液;但有时也有很大的变化。
    • 某些动物会出现体重减轻现象,有些则无体重变化。[3]

参考来源

  1. 陈世豪. 上帝是优秀的科学家--没有疑问. Xuite日志. 2013-11-06 [2020-03-18] (中文). 
  2. Evolbrain启示录. 细菌鞭毛转速可达每分钟20000转,与现代发动机比有过之而无不及. 每日头条. 2019-05-28 [2020-03-19] (中文). 
  3. 爱宠生活. 贾第鞭毛虫——犬猫顽固性腹泻的元凶. 每日头条. 2016-11-11 [2020-03-19] (中文).