Biophysik: Schwimmen im Oktavklang
Viele einzellige Lebewesen bewegen sich aktiv, um zu Licht- und Nahrungsquellen hinzuschwimmen oder Räubern zu entkommen. Bakterien nutzen lange Proteinfäden, um sich durch das umgebende Medium zu schrauben. Diese "Flagellen" sind in ihrer Form weitgehend unveränderlich; ein molekularer Motor treibt sie an der Basis an, so dass sie sich wie ein Propeller drehen. Bei den "Geißeln" der Eukaryoten hingegen handelt es sich um zelluläre Ausstülpungen, umhüllt von der Zellmembran. Ein solches Gebilde ist etwa 0,3 Mikrometer (millionstel Meter) dick und einige wenige bis mehr als 150 Mikrometer lang.
Im Innern der Geißel liegt ein Bündel von Proteinröhren (Mikrotubuli), die zum Zellskelett gehören. Zusammen ergeben sie einen biegsamen Stab, dessen Form die Zelle unter Energieverbrauch verändert, was die Geißelbewegung hervorbringt. Die Mikrotubuli sind in einem charakteristischen Muster angeordnet, das bei allen eukaryotischen Geißeln gleich aussieht: Neun Doppelröhren bilden einen Kreis, der zwei zentrale Röhren umschließt. Untereinander sind sie durch Eiweißstränge verbunden, die Adenosintriphosphat (ATP) in Phosphat und Adenosindiphosphat spalten und die dabei frei werdende Energie nutzen, um die Doppelröhren gegeneinander zu verschieben – mit dem Ergebnis, dass sich die Geißel biegt. Läuft die Reaktion räumlich und zeitlich entsprechend koordiniert ab, entsteht der typische Peitschenschlag ...
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