Подвижность

Способность двигаться, используя метаболическую энергию

Деление клеток. Все клетки можно считать подвижными, поскольку они способны делиться на две новые дочерние клетки. ^[1]

Подвижность — это способность организма двигаться самостоятельно, используя метаболическую энергию. Это биологическое понятие охватывает движение на разных уровнях: от целых организмов до клеток и субклеточных компонентов.

Подвижность наблюдается у животных, микроорганизмов и даже некоторых растительных структур, играя решающую роль в таких видах деятельности, как добыча пищи, воспроизводство и клеточные функции. Она генетически детерминирована, но может зависеть от факторов окружающей среды.

В многоклеточных организмах подвижность обеспечивается такими системами, как нервная и опорно-двигательная системы, тогда как на клеточном уровне она включает в себя такие механизмы, как амебоидное движение и жгутиковое движение. Эти клеточные движения могут направляться внешними стимулами, явление, известное как таксис. Примерами являются хемотаксис (движение по химическим градиентам) и фототаксис (движение в ответ на свет).

Подвижность также включает физиологические процессы, такие как желудочно-кишечные движения и перистальтика. Понимание подвижности важно в биологии, медицине и экологии, поскольку она влияет на процессы, начиная от поведения бактерий и заканчивая динамикой экосистемы.

Определения

Подвижность, способность организма двигаться самостоятельно, используя метаболическую энергию, ^{[2] [3]} можно противопоставить сидячести , состоянию организмов, которые не обладают средствами самостоятельного передвижения и обычно неподвижны. Подвижность отличается от подвижности , способности объекта перемещаться.

Термин «вагильность» означает форму жизни, которая может перемещаться, но только пассивно; сидячие организмы, включая растения и грибы, часто имеют подвижные части, такие как плоды, семена или споры, которые могут распространяться другими агентами, такими как ветер, вода или другие организмы. ^[4]

Подвижность генетически обусловлена , ^[5] но может зависеть от факторов окружающей среды, таких как токсины . Нервная система и опорно-двигательный аппарат обеспечивают большую часть подвижности млекопитающих. ^{[6] [7] [8]}

В дополнение к локомоции животных , большинство животных подвижны, хотя некоторые из них являются вагильными, описываемыми как имеющие пассивную локомоцию . Многие бактерии и другие микроорганизмы , включая даже некоторые вирусы , ^[9] и многоклеточные организмы подвижны; ​​некоторые механизмы потока жидкости в многоклеточных органах и тканях также считаются примерами подвижности, как и в случае с желудочно-кишечной подвижностью . Подвижных морских животных обычно называют свободноплавающими, ^{[10] [11] [12]} а подвижные непаразитические организмы называются свободноживущими. ^[13]

Моторика включает в себя способность организма перемещать пищу через пищеварительный тракт . Существует два типа моторики кишечника – перистальтика и сегментация . ^[14] Эта моторика обусловлена ​​сокращением гладких мышц желудочно-кишечного тракта, которые смешивают содержимое просвета с различными секретами (сегментация) и перемещают содержимое через пищеварительный тракт ото рта к анусу (перистальтика). ^[15]

Клеточный уровень

Эукариотические цитоскелеты заставляют клетки двигаться через жидкость и по поверхностям, делиться на новые клетки, а цитоскелет направляет транспорт органелл внутри клетки. Это видео запечатлело окрашенные цитоскелеты из поперечного сечения листа Arabidopsis thaliana . ^[16]

На клеточном уровне существуют различные способы движения:

• амебоидное движение , движение, похожее на ползание, которое также делает возможным плавание ^{[17] [18]}
• филоподии , обеспечивающие движение конуса роста аксона ^[19]
• подвижность жгутиков , движение, похожее на плавание (наблюдаемое, например, у сперматозоидов , которые движутся за счет регулярных биений их жгутика , или у бактерии E. coli , которая плавает, вращая спиральный прокариотический жгутик)
• скользящая подвижность
• роящаяся подвижность
• подергивающаяся подвижность — форма подвижности, используемая бактериями для ползания по поверхности с помощью крючкообразных нитей, называемых пилями IV типа .

Многие клетки неподвижны, например, Klebsiella pneumoniae и Shigella , или при определенных обстоятельствах, например, Yersinia pestis при температуре 37 °C. ^{[ необходима цитата ]}

Движения

События, воспринимаемые как движения, могут быть направлены:

• вдоль химического градиента (см. хемотаксис )
• вдоль температурного градиента (см. термотаксис )
• вдоль светового градиента (см. фототаксис )
• вдоль линии магнитного поля (см. магнитотаксис )
• вдоль электрического поля (см. гальванотаксис )
• вдоль направления силы тяжести (см. гравитаксис )
• вдоль градиента жесткости (см. дуротаксис )
• вдоль градиента мест адгезии клеток (см. гаптотаксис )
• вдоль других клеток или биополимеров

• 
  Мышцы дают возможность для произвольного движения, а также непроизвольного движения, как при мышечных спазмах и рефлексах . На уровне мышечной системы , подвижность является синонимом локомоции . ^{[20] [21]}
• 
  Большинство сперматозоидов имеют один жгутик , помогающий им плавать. Цервикальные , маточные и фаллопиевые оболочки женской репродуктивной системы играют более важную роль в транспортировке сперматозоидов к яйцеклеткам .
• 
  Рекордные скорости, которых достигают гепарды, во многом обусловлены подвижностью их мышц.
• 
  Побеги растений движутся, растя по направлению к свету. Это известно как положительный фототропизм . Корни растут от света. Это известно как отрицательный фототропизм.
• 
  Моноциты и макрофаги иммунной системы поглощают бактерии, расширяя свои псевдоподии . Обратите внимание, что эта карикатура не является точным изображением фагоцитоза .
• 
  Подвижность на субклеточном уровне. Это изображает трансляцию — подвижный наномасштабный молекулярный процесс с использованием динамики белков .

Смотрите также

• Миграция клеток

Ссылки

1. Клегг, Крис (2008). "3.2 Клетки создают организмы". Edexcel biology for AS (6-е изд.). Лондон: Hodder Murray. стр. 111. ISBN 978-0-340-96623-5. Деление цитоплазмы, известное как цитокинез, следует за телофазой. Во время деления клеточные органеллы, такие как митохондрии и хлоропласты, равномерно распределяются между клетками. В животных клетках деление происходит путем втягивания плазматической мембраны в экватор веретена, « сжимая» цитоплазму пополам (рисунок 3.15). В растительных клетках аппарат Гольджи образует пузырьки из новых материалов клеточной стенки, которые собираются вдоль линии экватора веретена, известной как клеточная пластинка. Здесь пузырьки сливаются, образуя новые плазматические мембраны и клеточные стенки между двумя клетками (рисунок 3.17).
2. "Моторика" (PDF) . Получено 10 марта 2018 г.
3. "Онлайн-этимологический словарь".«способность к движению», 1827, от французского motilité (1827), от латинского mot-, основы movere «двигать» (см. move (гл.)).
4. "Botanical Nerd Word: Vagile". torontobotanicalgarden.ca/ . 7 ноября 2016 г. . Получено 29 сентября 2020 г. .
5. Нюссляйн-Фольхард, Кристиана (2006). "6 форм и изменений форм". Возвращение к жизни: как гены управляют развитием . Сан-Диего, Калифорния: Kales Press. стр. 75. ISBN 978-0979845604. В ходе развития любому изменению формы клетки предшествует изменение активности генов . Происхождение клетки и окружающая среда, которые определяют, какие факторы транскрипции активны внутри клетки, и, следовательно, какие гены включаются и какие белки вырабатываются.
6. Фуллик, Энн (2009). "7.1". Edexcel A2-level biology . Harlow: Pearson. стр. 138. ISBN 978-1-4082-0602-7.
7. Фуллик, Энн (2009). "6.1". Edexcel A2-level biology . Harlow: Pearson. стр. 67. ISBN 978-1-4082-0602-7.
8. E. Cooper, Chris; C. Brown, Guy (октябрь 2008 г.). «Ингибирование митохондриальной цитохромоксидазы газами оксидом углерода, оксидом азота, цианистым водородом и сероводородом: химический механизм и физиологическое значение». Журнал биоэнергетики и биомембран . 40 (5): 533–539. doi :10.1007/s10863-008-9166-6. PMID  18839291. S2CID  13682333.
9. PH Hamming; NJ Overeem; J. Huskens (ноябрь 2019 г.). «Грипп как молекулярный странник». Chemical Science . 11 (1): 27–36. doi :10.1039/C9SC05149J. PMC 7021193 . PMID  32153750. 
10. Крон, Марта М.; Буасдер, Дэниел (май 1994 г.). «Использование стереовидеосистемы для оценки расхода энергии свободно плавающей рыбой». Канадский журнал рыболовства и водных наук . 51 (5): 1119–1127. doi :10.1139/f94-111.
11. Кук, Стивен Дж.; Торстад, Ева Б.; Хинч, Скотт Г. (март 2004 г.). «Активность и энергетика свободно плавающих рыб: выводы из электромиограммной телеметрии». Рыба и рыболовство . 5 (1): 21–52. Bibcode : 2004AqFF....5...21C. doi : 10.1111/j.1467-2960.2004.00136.x. Мы призываем к дальнейшей разработке и совершенствованию устройств для мониторинга активности и энергетики свободно плавающих рыб.
12. Кэри, Фрэнсис Г.; Лоусон, Кеннет Д. (февраль 1973 г.). «Регулирование температуры у свободно плавающего голубого тунца». Сравнительная биохимия и физиология A. 44 ( 2): 375–392. doi :10.1016/0300-9629(73)90490-8. PMID  4145757. Акустическая телеметрия использовалась для мониторинга температуры окружающей воды и температуры тканей у свободно плавающего голубого тунца ( Thunnus thynnus Linneaus [ sic ], 1758) в течение периодов от нескольких часов до нескольких дней.
13. "О паразитах". Центры по контролю и профилактике заболеваний . Получено 29 сентября 2020 г. Простейшие — это микроскопические одноклеточные организмы, которые могут быть свободноживущими или паразитическими по своей природе.
14. -обзор расстройств моторики кишечника на eMedicine
15. Wildmarier, Eric P.; Raff, Hershel; Strang, Kevin T. (2016). Vander's Human Physiology: The Mechanisms of Body Function (14-е изд.) . Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw Hill. стр. 528.
16. Альбертс, Брюс; Джонсон, Александр; Льюис, Джуиан; Рафф, Мартин; Робертс, Кейт; Уолтер, Питер (2008). "16". Молекулярная биология клетки (5-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. стр. 965. ISBN 978-0-8153-4106-2. Для того, чтобы клетки функционировали должным образом, они должны организовать себя в пространстве и механически взаимодействовать с окружающей средой... Эукариотические клетки развили... цитоскелет... разделяет хромосомы при митозе, а затем разделяет делящуюся клетку на две... управляет и направляет внутриклеточный трафик органелл... позволяет клеткам, таким как сперма, плавать, а другим, таким как фибробласты и лейкоциты, ползать по поверхностям. Он демонстрирует широкий диапазон движений
17. Ван Хаастерт, Питер Дж. М. (2011). «Амебовидные клетки используют выступы для ходьбы, скольжения и плавания». PLOS ONE . 6 (11): e27532. Bibcode : 2011PLoSO...627532V. doi : 10.1371/journal.pone.0027532 . PMC 3212573. PMID  22096590 . 
18. Bae, AJ; Bodenschatz, E. (2010). «О плавании амеб Dictyostelium». Труды Национальной академии наук . 107 (44): E165–6. arXiv : 1008.3709 . Bibcode : 2010PNAS..107E.165B. doi : 10.1073/pnas.1011900107 . PMC 2973909. PMID  20921382 . 
19. Гилберт, Скотт (2006). Биология развития (8-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc. Publishers. стр. 395. ISBN 9780878932504.
20. Парсонс, Ричард (2009). "Unit 5 Section 1". Биология уровня A2: руководство по пересмотру: экзаменационная комиссия: Edexcel . Бротон-ин-Фернесс: Coordination Group Publications. стр. 50. ISBN 978-1-84762-264-8. Скелетные мышцы — это тип мышц, которые вы используете для движения , например, бицепс и трицепс двигают предплечье . Скелетные мышцы прикреплены к костям сухожилиями. Связки прикрепляют кости к другим костям, чтобы удерживать их вместе. Скелетные мышцы сокращаются и расслабляются, чтобы двигать костями в суставе.
21. Ваннини, Ванио; Джолли, Ричард Т.; Польяни, Джулиано (1994). Новый атлас человеческого тела: полноцветное руководство по строению тела . Лондон: Chancellor Press. стр. 25. ISBN 978-1-85152-984-1. Мышечная масса не просто связана с движением. Она помогает в циркуляции крови, защищает и ограничивает внутренние органы. Она также обеспечивает основной компонент формирования человеческой формы.