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Flagellen, Geißeln und Cilien

Den Oberbegriff "Geißel" bzw. Flagelle bezeichnet die verschiedenen in Zellen vorhandenen Bewegungsorganellen. Diese sehen auf den ersten Blick sehr ähnlich aus, tatsächlich sind sie im Aufbau verschieden:

Bei Prokaryoten liegen meist Flagellen (Sing. Flagellum) und Cilien (Sing. Cilie) vor. Bei Eukaryoten findet man Geißeln. Es ist jedoch anzumerken, dass in vielen Quellen die Begriffe "Geißeln" und "Flagellen" auch synonym verwendet werden.

 

Flagellen und Geißeln:

Flagellen sind peitschenartige Proteinfäden auf der Zelloberfläche, welche hauptsächlich zur Fortbewegung dienen. Im Gegensatz zu Cilien treten Flagellen einzeln oder in kleinen Gruppen auf. Die Geißeln der Eukaryoten unterscheiden sich deutlich von den Flagellen der Prokaryoten:

 

a) Prokaryoten:

Das Flagellum eines Prokaryoten kann sich nicht selbst bewegen. Es wird durch einen "Motor" an der Zellverankerung in Drehung versetzt. Auf diese Weise fungiert das Flagellum als "Propeller". Abhängig von Form und Drehrichtung kann dieser Propeller die Zelle hinter sich herziehen, oder vor sich herschieben (Zug- und Schubprinzip). Dieser Motorkomplex wird durch einen Protonengradienten zwischen den beiden Seiten der Zellmembran  angetrieben.

 

b) Eukaryoten:

Das Geißeln eines Eukaryoten besteht aus einem von Zellmembran umschlossenen Mikrotubulibündel. Deshalb kann sich die Geißel aktiv verformen. Die Fortbewegung mit einer beweglichen Geißel wird meistens durch eine sinusförmige Bewegung der Geißel oder einem schnellen Ausschlagen der selbigen verursacht.

Die Anordnung von Geißeln auf der Zelloberfläche einer Zelle sind ein Unterscheidungskriterium.

 

Man unterscheidet:

  • peritrich: gleichmäßige Verteilung mehrerer Geißeln auf der Zelloberfläche
  • polytrich-bipolar: Die Geißeln befinden sich ausschließlich an den beiden Zellpolen
  • polytrich-monopolar (lopothrich): Die Geißeln befinden sich ausschließlich an einem Zellpol
  • monotrich: Die Zelle besitzt nur eine Geißel
  • lateral: Die Geißeln befinden sich seitlich an der Zelle (und nicht an den Polen!).

 

Cilien:

Synonyme: Flimmerhaare, Wimpern, Kinocilien

Im Gegensatz zu Flagellen können nur eukaryotische Zellen Cilien ausbilden. Cilien sind ca. 10 μm lang und haben einen Durchmesser von ca. 0,2 μm. Sie treten immer in großen Gruppen auf und bedecken meistens die Oberfläche der gesamten Zelle

Die primäre Funktion der Cilien ist die Fortbewegung. Diese kann entweder die eigene Fortbewegung der Wirtszelle in einem Raum sein, oder der Transport von Substraten auf der Zelloberfläche. (bspw. Im Eileiter)

Die Bewegung der Cilien ähnelt der Beinbewegung des menschlichen Brustschwimmens. Die Cilien krümmen sich synchron, und strecken sich schlagartig aus. Durch die große Anzahl an Cilien reicht dieser Schub aus um die Zelle zu Bewegen. Die Frequenz der Schläge liegt ungefähr zwischen 20 und 30 Hz (30 Hz ≙ 30 Schläge pro Sekunde)

 

 

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