FLAGELOS: EUCARIÓTICOS, PROCARIÓTICOS (ESTRUTURA E FUNÇÕES) - BIOLOGIA - 2025

Um flagelo é uma projeção celular em forma de chicote que participa da locomoção de organismos unicelulares e do movimento de várias substâncias em organismos mais complexos.

Encontramos flagelos na linhagem eucariótica e procariótica. Os flagelos procarióticos são elementos simples, formados por um único microtúbulo composto por subunidades da flagelina configuradas de forma helicoidal, formando um núcleo oco.

Fonte: LadyofHats. Versão em espanhol de Alejandro Porto

Nos eucariotos, a configuração é de nove pares de microtúbulos de tubulina e dois pares localizados na região central. Um dos exemplos típicos de flagelos são as extensões dos espermatozóides, que lhes dão mobilidade e permitem a fecundação do óvulo.

Os cílios, outro tipo de prolongamento celular, têm estrutura e função semelhantes aos flagelos, mas não devem ser confundidos com os flagelos. Eles são muito mais curtos e se movem de forma diferente.

Flagelos em procariontes

Nas bactérias, os flagelos são filamentos helicoidais cujas dimensões estão na faixa de 3 a 12 micrômetros de comprimento e 12 a 30 nanômetros de diâmetro. Eles são mais simples do que os mesmos elementos em eucariotos.

Estrutura

Estruturalmente, os flagelos das bactérias são compostos por uma molécula de proteína chamada flagelina. As flagelinas são imunogênicas e representam um grupo de antígenos denominados "antígenos H" específicos para cada espécie ou cepa. Este é configurado de forma cilíndrica, com um centro oco.

Nestes flagelos, podemos distinguir três partes principais: um longo filamento externo, um gancho que está localizado na extremidade do filamento e um corpo basal que é ancorado ao gancho.

O corpo basal compartilha características com o aparelho secretor de fatores de virulência. Essa semelhança pode indicar que os dois sistemas foram herdados de um ancestral comum.

Classificação

Dependendo da localização do flagelo, as bactérias são classificadas em diferentes categorias. Se o flagelo está localizado nos pólos da célula como uma estrutura polar única em uma extremidade, é monotérico e se o faz em ambas as extremidades é anfíbio.

O flagelo também pode ser encontrado como uma “pluma” em um ou ambos os lados da célula. Nesse caso, o termo atribuído é lofotrico. O último caso ocorre quando a célula possui múltiplos flagelos homogeneamente distribuídos por toda a superfície, sendo denominado peritriquoso.

Cada um desses tipos de flagelação também exibe variações no tipo de movimentos que os flagelos fazem.

As bactérias também exibem outros tipos de projeções na superfície celular. Um deles são os pili, são mais rígidos que um flagelo e podem ser de dois tipos: os curtos e abundantes e os longos envolvidos na relação sexual.

Movimento

O impulso ou rotação do flagelo bacteriano é o produto da energia proveniente da força motriz do próton e não diretamente do ATP.

Os flagelos bacterianos são caracterizados por não girarem a uma velocidade constante. Este parâmetro dependerá da quantidade de energia que a célula está produzindo em um determinado momento. A bactéria é capaz não apenas de modular a velocidade, mas também de alterar a direção e o movimento flagelar.

Quando a bactéria atinge uma área específica, é provável que seja atraída por um estímulo. Esse movimento é conhecido como táxis e o flagelo permite que o organismo se desloque até o local desejado.

Flagelos em eucariotos

Como os organismos procarióticos, os eucariotos exibem uma série de processos na superfície da membrana. Os flagelos eucarióticos são constituídos por microtúbulos e são longas projeções envolvidas no movimento e na locomoção.

Além disso, em células eucarióticas, pode haver uma série de processos adicionais que não devem ser confundidos com flagelos. Microvilosidades são extensões da membrana plasmática envolvidas na absorção, secreção e adesão de substâncias. Também está relacionado à motilidade.

Estrutura

A estrutura dos flagelos eucarióticos é chamada de axonema: uma configuração composta de microtúbulos e outra classe de proteínas. Os microtúbulos são configurados em um padrão denominado "9 + 2", o que indica que existe um par de microtúbulos centrais rodeado por 9 pares externos.

Embora essa definição seja muito popular na literatura, pode ser enganosa, uma vez que apenas um par está localizado no centro - e não dois.

Estrutura dos microtúbulos

Os microtúbulos são elementos proteicos constituídos por tubulina. Desta molécula, existem duas formas: tubulina alfa e beta. Estes são agrupados formando um dímero, que formará a unidade de microtúbulos. As unidades polimerizam e agregam-se lateralmente.

Existem diferenças entre o número de protofilamentos que os microtúbulos possuem e que estão localizados ao redor do par central. Um é conhecido como túbulo A ou completo por possuir 13 protofilamentos, ao contrário do túbulo B, que possui apenas 10 a 11 filamentos.

Dinein e nexin

Cada um dos microtúbulos está ligado por sua extremidade negativa a uma estrutura conhecida como corpo basal ou cinetossomo, que é semelhante em estrutura ao centríolo dos centrossomas com nove tripletos de microtúbulos.

A proteína dineína, de grande importância no movimento flagelar eucariótico (uma ATPase), está associada por dois braços a cada túbulo A.

Nexin é outra proteína importante na composição do flagelo. Este é responsável por unir os nove pares de microtúbulos externos.

Movimento

O movimento dos flagelos eucarióticos é dirigido pela atividade da proteína dineína. Essa proteína, junto com a cinesina, são os elementos motores mais importantes que acompanham os microtúbulos. Estes "caminham" no microtúbulo.

O movimento ocorre quando os pares de microtúbulos externos se deslocam ou escorregam. A dineína está ligada aos túbulos do tipo A e do tipo B. Especificamente, a base está associada a A e a cabeça a B. A Nexin também desempenha um papel no movimento.

Poucos são os estudos que se encarregaram de elucidar o papel específico da dineína no movimento flagelar.

Diferenças entre flagelos procarióticos e eucarióticos

Dimensões

Os flagelos em linhagens procarióticas são menores, atingindo 12 um de comprimento e o diâmetro médio é de 20. Os flagelos eucarióticos podem exceder 200 um de comprimento e o diâmetro é próximo a 0,5 um.

Configuração estrutural

Uma das características mais marcantes dos flagelos eucarióticos é sua organização de microtúbulos 9 + 0 e configuração de fibras 9 + 2. Os organismos procarióticos não têm essa organização.

Os flagelos procarióticos não estão envolvidos na membrana plasmática, como é o caso dos eucariotos.

A composição dos flagelos procarióticos é simples e inclui apenas moléculas de proteína flagelina. A composição dos flagelos eucarióticos é mais complexa, consistindo em tubulina, dineína, nexina e um conjunto adicional de proteínas - bem como outras biomoléculas grandes, como carboidratos, lipídios e nucleotídeos.

Energia

A fonte de energia dos flagelos procarióticos não é fornecida por uma proteína ATPase ancorada na membrana, mas pela força motriz do próton. O flagelo eucariótico possui uma proteína ATPase: dineína.

Semelhanças e diferenças com cílios

Semelhanças

Papel na locomoção

A confusão entre cílios e flagelos é comum. Ambos são processos citoplasmáticos que se assemelham ao cabelo e estão localizados na superfície das células. Funcionalmente, tanto os cílios quanto os flagelos são projeções que facilitam a locomoção celular.

Estrutura

Ambos surgem dos corpos basais e têm uma ultra-estrutura bastante semelhante. Da mesma forma, a composição química de ambas as projeções é muito semelhante.

Diferenças

comprimento

A diferença crucial entre as duas estruturas está relacionada ao comprimento: enquanto os cílios são projeções curtas (entre 5 e 20 um de comprimento), os flagelos são consideravelmente mais longos e podem atingir comprimentos superiores a 200 um, quase 10 vezes mais longos. do que cílios.

Quantidade

Quando a célula tem cílios, geralmente o faz em números significativos. Em contraste com as células que possuem flagelos, que geralmente possuem um ou dois.

Movimento

Além disso, cada estrutura possui um movimento peculiar. Os cílios se movem em golpes poderosos e os flagelos de forma ondulante, como um chicote. O movimento de cada cílio na célula é independente, enquanto o dos flagelos é coordenado. Os cílios estão ancorados em uma membrana ondulante e os flagelos não.

Complexidade

Existe uma diferença peculiar entre a complexidade dos cílios e flagelos em cada estrutura. Os cílios são projeções complexas ao longo de todo o seu comprimento, enquanto a complexidade do flagelo se restringe apenas à base, onde está localizado o motor responsável pela rotação.

Função

Em relação à sua função, os cílios estão envolvidos no movimento das substâncias em alguma direção específica e os flagelos estão relacionados apenas à locomoção.

Nos animais, a principal função dos cílios é a mobilização de fluidos, muco ou outras substâncias na superfície.

Referências

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Biologia molecular da célula. Garland Science, Taylor and Francis Group.
2. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). A célula. Marban.
3. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Princípios Integrados de Zoologia. Nova York: McGraw-Hill. 14ª Edição.
4. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biology of Microorganisms. Pearson Education.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2004). Microbiologia: uma introdução (Vol. 9). São Francisco, CA: Benjamin Cummings.