Geißel
Synonym: Flagellum
Definition
Geißeln sind spiralige, relativ starre Zellfortsätze, die man u.a. auf beweglichen Bakterien (prokaryotische Geißeln) und Spermien (eukaryotische Geißeln) findet. Sie werden auch als Bewegungsorganellen bezeichnet.
Prokaryotische Geißeln
Prokaryotische Geißeln, auch als Bakteriengeißeln bezeichnet, unterscheiden sich in Funktion und Struktur grundsätzlich von den Geißeln eukaryotischer Lebewesen.
Morphologie
Prokaryotische Geißeln haben ein Durchmesser von 15-20 nm und eine Länge von ca. 5 µm. Trotz ihrer geringen Größe sind Geißeln sehr komplex aufgebaut. Es lassen sich drei Elemente einer Geißel unterscheiden:
- Basalkörper
- Haken
- Filament
Der Basalkörper ist der in der Zellmembran und -wand verankerte Anteil der Geißel, er enthält einen Rotor, der aus verschiedenen statischen und rotierenden Proteineinheiten zusammengesetzt ist. Über ein kurzes abgewinkeltes Verbindungsstück, den Haken, ist der Basalkörper mit dem Geißelfilament verbunden, das aus dem Protein Flagellin besteht. Das Filament besitzt eine längliche, peitschenähnliche Form.
Die Fortbewegung ist das Ergebnis einer schnellen Rotation des Geißelfilaments im Basalkörper, die bis zu 100 Umdrehungen pro Sekunde betragen kann. Diese Rotation treibt das Bakterium ähnlich eines Propellers vorwärts. Die Rotationsrichtung kann durch Fli-Proteine am Basalkörper auf intrazelluläre Signale hin umgekehrt werden. Hierdurch können begeißelte Bakterien auf Reizquellen zuschwimmen (positive Taxis) oder sich von schädigenden Quellen entfernen (negative Taxis).
Einteilung
Nach der Anzahl und Anordung unterscheidet man bei Bakterien folgende Formen der Begeißelung:
- monotrich - eine endständige Geißel (unipolar)
- lophotrich - mehrere, im Büschel stehende Geißeln (unipolar)
- peritrich - ringsherum angeordnete, verteilte Geißeln.
- amphitrich - je eine Geißel an jedem Pol des Bakteriums
Serologie
Bestimmte Geißelproteine, die sogenannten H-Antigene, werden zur serologischen Bestimmung von Bakterienstämmen wie Escherichia oder Salmonella genutzt.
Eukarotische Geißeln
Morphologie
Eukaryotische Geißeln sind fadenförmige Gebilde, die vom Zellkörper ausgehend nach außen in die Umgebung ragen. Sie sind von der Zellmembran umgeben und mit Zytoplasma gefüllt. Im Inneren liegen Mikrotubuli in einer speziellen Anordnung: Neun doppelte Mikrotubuli sind kreisförmig um zwei einzelne, in der Mitte des Kreises liegende Mikrotubuli angeordnet (9 x 2 + 2). Der Durchmesser eukaryotischer Geißeln beträgt etwa 250–300 nm, die Länge schwankt von wenigen Mikrometern (µm) bis zu mehr als 150 Mikrometern.