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Varias funciones celulares están determinadas por las organelas fibrilares. Los cilios y flagelos tienen una estructura común a base de microtúbulos. Los centriolos están formados a partir de …

Varias funciones celulares están determinadas por las organelas fibrilares. Los cilios y flagelos tienen una estructura común a base de microtúbulos. Los centriolos están formados a partir de tripletes de microtúbulos y junto con otras estructuras celulares organizan a los microtúbulos y durante la división celular dirigen a los cromosomas.

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  • 1. BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAROrganelas fibrilares:centriolos, cilios y flagelos.
    César Amanzo López
    2011
  • 2. Temario
    Introducción.
    Una breve revisión estructural de los microtúbulos.
    El centro organizador de microtúbulos: centrosoma, cuerpo basal.
    Cilios y flagelos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    2
  • 3. Cilios Flagelos
    Teoría endosimbiótica
    USMP-FMH Amanzo
    3
  • 4. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    4
  • 5. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    5
    Microtúbulos
    • Determinan la posición de las organelas citoplasmáticas y dirigen el transporte dentro de la célula.
    • 6. Son estructuras rígidas y fuertes.
    Filamentos intermedios
    • Determinan la forma de la superficie celular y son necesarios para el movimiento celular.
    • 7. Son difíciles de doblar pero fáciles de romper
    Citoesqueleto
    Microfilamentos
    • Determinan la forma de la superficie celular y son necesarios para el movimiento celular.
    • 8. Son difíciles de doblar pero fáciles de romper
  • USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    6
  • 9. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    7
    Estructurasrígidas y fuertes
    Estructurasfáciles de doblarperodifíciles de romper.
    Difíciles de doblarperofáciles de romper
  • 10. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    8
    Microvellosidades
    Cortex(Microfilamentos)
    Uniones adherentes
    Desmosoma
    Hemidesmosoma
    Lámina basal
    Filamentos intermedios
    Microtúbulos
    Microfilamentos
  • 11. Los cilios, flagelos y centriolos tienen una estructura común: Microtúbulos
    Cilios
    Flagelo
    Centrosoma: 2 centriolos
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    9
  • 12. Propiedades de los microtúbulos, Filamentos intermedios y Microfilamentos
    USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    10
    Karp, Biología Celular y Molecular. 2010
  • 13. Temario
    Introducción.
    Una breve revisión estructural de los microtúbulos.
    El centro organizador de microtúbulos: centrosoma, cuerpo basal.
    Cilios y flagelos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    11
  • 14. MicrotúbulosEstructura
    Están conformados por subunidades de tubulina globulares diferentes unidas por enlaces no covalentes:
    -tubulina
    -tubulina
    La -tubulina expone el extremo menos.
    • La -tubulina expone el extremo más.
    α-tubulina, estaligado a GTP quenuncaeshidrolizado o intercambiado.
    β-tubulina, puedeunirse a GTP o GDP reversiblemente.
    • Las interaccionesquemantienenunido al dímero de tubulina son bastantefuertesqueraravez se disocian.
    USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    12
    Estructura terciaria del heterodímero de tubulina
  • 15. Microtúbulos Estructura
    Cada protofilamentoen un microtúbulo esta ensamblado por subunidades que siguen la misma dirección.
    Los protofilamentos están alineados en paralelo.
    13 protofilamentos se asocian lado a lado mediante interacciones laterales formando un cilíndro: microtúbulo.
    Protofilamento
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    13
  • 16. Extremo +
    Extremo -
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    14
  • 17. Los microtúbulos son responsables de diversos movimientos celulares:
    Transporte intracelular: proteínas.
    Posicionamiento de vesículas de membrana.
    Localización de organelas: mitocondrias, lisosomas, retículo endoplasmático, etc.
    Separación de cromosomas en la mitosis.
    Movimiento de cilios y flagelos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    15
  • 18. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    16
  • 19. Temario
    Introducción.
    Una breve revisión estructural de los microtúbulos.
    El centro organizador de microtúbulos: centrosoma, cuerpo basal.
    Cilios y flagelos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    17
  • 20. Centros Organizadores de Microtúbulos (COMTs) (MTOCs, microtubuleorganizing centers)
    Lugar citoplasmático donde ocurre la nucleación de los microtúbulos y donde están anclados los extremos menos de los microtúbulos.
    Tiene dos funciones principales:
    Organización de los flagelos y los cilios eucariotas.
    Organización de la mitosis/meiosis mediante el huso mitótico/meiótico que separa los cromosomas durante la división celular.
    USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    18
  • 21. En las células animales, los microtúbulos del citoesqueleto son típicamente nucleadas por el centrosoma, un estructura compleja que contiene dos centriolos en forma de barril rodeados de  material pericentriolar amorfo de alta densidad   electrónica.
    USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    19
  • 22. Centros Organizadores de Microtúbulos (COMTs) (MTOCs, microtubuleorganizing centers)
    Hay un centrosoma por célula, cuando ésta se encuentra en la fase G1 o G0 del ciclo celular, y se suele localizar cerca del núcleo.
    El centrosoma se compone de dos compartimentos: uno central formado por un par de centriolos dispuestos de forma ortogonal y otro periférico formado por material proteico denominado material pericentriolar.
    USMP-FMH Amanzo.
    Los centriolos son estructuras
    Cilios Flagelos
    20
  • 23. El centro organizador de microtúbulos
    Los microtúbulos no están distribuidos al azar en la célula.
    Se estructuran en forma radiada a partir del centrosoma.
    El centrosoma tiene dos centriolos orientados perpendicularmente uno respecto al otro.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    21
  • 24. En células animales un centrosoma es el Centro Organizador de Microtúbulos(MTOC, microtubule-organizing center).
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    22
  • 25. El Complejo en anillo de la tubulina gamma (γ-TuRCs ) en el material pericentriolar participa en la nucleación de los microtúbulos.
    Centriolo madre
    microtúbulo
    γ-TuRCs
    Centriolo hijo
    Fibras conectoras
    CENTROSOMA ANIMAL
    Compuesto por un par de centriolos:
    • centriolo madre con apéndices distal y subdistal
    • 26. centriolo hijo rodeados por el material pericentriolar (PCM).
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    23
  • 27. El centro organizador de microtúbulos
    • Se encuentra localizado cerca al núcleo.
    • 28. Dirige:
    • 29. El ensamblaje y orientación de los microtúbulos.
    • 30. La dirección del tráfico vesicular.
    • 31. La orientación de las organelas.
    Tubulina 
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    24
  • 32. La tubulina (tubulina gamma)
    Componente universal de los centros organizadores de microtúbulos.
    Tiene un rol importante en la nucleación para la polimerización de microtúbulos.
    • La tubulina  (gamma) es parte del material pericentriolar que orienta a los microtubulos.
    Mientras la tubulinas y  son componentes regulares de los microtúbulos la tubulina  cumple un rol más especializado.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    25
  • 33. La tubulina gamma y sus proteínas asociadas están localizadas alrededor del centrosoma.
    Son fundamentales para:
    La iniciación o nucleación durante el ensamblaje de microtúbulos.
    La organización de los microtúbulos.
    La tubulina (tubulina gamma)
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    26
  • 34. El complejo en anillo de la tubulina gamma(-TuRC, -tubulin ring complex)
    Es un material pericentriolarmuy grande.
    Tiene forma de anillo y contiene al menos 6 proteínas además de la tubulina gamma.
    La -tubulina dirige el ensamblaje de microtúbulos al formar un núcleo de polimerización de las subunidades de tubulina.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    27
  • 35. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    28
  • 36. El crecimiento de los microtúbulos puede ser afectado por sustancias químicas
    Unión a GTP y lenta hidrólisis
    Heterodímero de Tubulina de 53 y 55 KDa
    Microtúbulo
    (polímero cilíndrico)
    Extremo ( + ): en crecimiento o acortamiento.
    Extremo ( - ): estabilizado por su unión al centrómero.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    29
  • 37. Drogas inhibidoras de la polimerización de tubulina
    Colchicina y colcemida: inhiben el ensamblaje de moléculas de tubulina para formar los microtúbulos provocando la despolimerización.
    Vinblastina y vincristina: inducen la formación de agregados de tubulina.
    Taxol estabiliza los microtúbulos.
    USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    30
  • 38. Nucleación de los microtúbulos
    La nucleación se inicia en el extremo menos.
    Se crea un microtúbulo con 13 protofilamentos.
    Tubulina 
    Tubulina 
    Tubulina 
    M.E. Estructura de la γ-TuRCs
    Proteínas accesorias en el Complejo en anillo de la tubulina 
    M.E.
    Microtúbulo nucleado
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    31
  • 39. Centrosoma
    • Se encuentra en todas las células eucariotas; excepto: plantas superiores.
    • 40. Participa en :
    Organización de microtúbulos.
    Coordinación movimientos de cilios y flagelos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    32
  • 41. Centrosoma - Estructura
    El centrosomaesta formado por dos centríolos.
    Cada centríolo esta estructurado por microtúbulos triples dispuestos perpendicularmente.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    33
  • 42. El centrosoma tiene dos centriolos orientados perpendicularmente entre ellos.El centrosoma esta rodeado de material pericentriolar.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    34
  • 43. El centrosoma y los microtúbulos organizan la polaridad de la célula:
    Sitio de nucleación
    (complejo en anillo de gamma tubulina, -TuRC)
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    35
  • 44. Las células logran su polarización con la participación del MTOC
    Célula animal en interfase
    Cuerpo basal
    Flagelo o cilio
    Núcleo
    Centriolo
    MTOC, centro organizador de microtúbulos
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    36
  • 45. Las células logran su polarización con la participación del MTOC
    Célula animal en mitosis
    Cromosoma
    Centriolo
    Huso de microtúbulos
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    37
  • 46. Las células logran su polarización con la participación del MTOC
    Célula nerviosa
    Dendrita
    Axón
    Núcleo
    Cuerpo celular
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    38
  • 47. La mayoría de microtúbulos presentan una orientación constante respecto al centro organizador de microtúbulos(MTOC).
    Los extremos menos se orientan hacia el centro organizador de microtúbulos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    39
  • 48. Los microtúbulos participan en al separación de los cromosomas durante la mitosis formando las fibras del Huso acromático.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    40
  • 49. Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    41
  • 50. Los centriolos participan activamente en el ciclo celular
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    42
  • 51. Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    43
  • 52. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    44
  • 53. Los microtúbulos son “pistas” para la movilización de las organelas y vesículas.
    Vesículas
    Mitocondria
    Golgi
    Lisosoma
    Lisosoma
    Kinesinas: dirigen las estructuras hacia el extremo “más”.
    Dineínas: dirigen las estructuras hacia el extremo “menos”.
    MTOC: centro organizador de microtúbulos
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    45
  • 54. Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    46
  • 55. Las proteínas mal plegadas pueden formar agresomas en el Centro organizador de microtúbulos.
    Ocurre si no son destruidas en el Proteosoma 26S después de sufrir ubiquitinación.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    47
  • 56. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    48
  • 57. USMP-FMH Amanzo
    Cilios Flagelos
    49
  • 58. Temario
    Introducción.
    Una breve revisión estructural de los microtúbulos.
    El centro organizador de microtúbulos: centrosoma, cuerpo basal.
    Cilios y flagelos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    50
  • 59. Cilios y flagelosPresentan la misma estructura básica
    Cilios:
    Son muchos.
    Son cortos.
    Siempre presentan la misma estructura.
    Se encuentran sólo en eucariotas
    Flagelos:
    Son pocos.
    Más gruesos y más largos.
    Varían en su estructura.
    Presentes en eucariotas como en procariotas, con estructura diferente.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    51
  • 60. Cilio o flagelo
    Microtúbulos dobles
    Arreglo: 9 + 2
    Cuerpo basal
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    52
  • 61. Casi todos los microtúbulos de las células son tubos simples.
    Doble
    (cilios y flagelos)
    Triplete
    (cuerpos basales, centriolos)
    Simple
    • Los cilios, flagelos, cuerpos basales y centriolos tienen microtúbulos dobles o triples.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    53
  • 62. microtúbulos
    • Túbulo A: un microtúbulo completo de 13 protofilamentos.
    • 63. Uno o dos túbulos adicionales (B y C): microtúbulos incompletos compuestos por 10 protofilamentos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    54
  • 64. Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    55
  • 65.
    • Todos los cilios y flagelos eucariotes tienen una estructura semejante.
    • 66. Tienen un haz central de microtúbulos : axonema.
    Existen células que tienen movilidad en un medio líquido:
    Espermatozoides.
    Protozoarios.
    Células epiteliales de mamíferos.
    disposición: 9 + 2
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    56
  • 67. Cilios y flagelos
    Los cilios y los flagelos eucarióticos tienen una estructura muy similar:
    Diámetro: 0,25 μm.
    Axonema: constituído por microtúbulos y sus proteínas asociadas.
    Longitud variable: algunasmicras a más de 2 milímetros.
    Muchas bacterias también tienen flagelos de estructura diferente carentes de microtúbulos.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    57
  • 68. axonema
    Diagrama del axonema
    Membrana plasmática
    Par central
    dineína
    Doblete externo
    Doblete externo
    puente
    rayo
    El axonemaes la estructura interna axil de los cilios y flagelos de las células eucariotes.
    Es una estructura microtubular con una disposición de 9 pares de microtúbulos periféricos y 1 par central (9+2).
    Constituye el elemento esencial para la motilidad.
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    58
  • 69. Cilios y flagelos
    Se compone de un haz de fibras recubierto por una membrana y recibe el nombre de axonema.
    El axonema consta de:
    Un anillo de 9 microtúbulos dobles que rodean a un par de microtúbulos centrales simples.
    Axonema
    Disposición “9 + 2”
    Cilios Flagelos
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    59
  • 70. Cilios y flagelos
    Cada microtúbulo doble tiene un túbulo A y otro B.
    Los túbulos A son microtúbulos completos con 13 protofilamentos.
    Los túbulos B son incompletos y tienen 10 protofilamentos.
    B
    A
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    60
  • 71.
    • El axonema se mantiene unido por tres conjuntos de conexiones cruzadas proteicas:
    Puentes periódicos que conectan el par de microtúbulos centrales (a manera de peldaños). Rodeados por una vaina interna.
    La proteína nexinaque es sumamente elástica, conecta microtúbulos dobles externos adyacentes.
    Conexiones radiales que parten de los microtúbulos simples centrales a cada túbulo A de los microtúbulos dobles externos.
    Cilios Flagelos
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    61
  • 72. Cilios y flagelos
    Cada subfibra A esta unida a los brazos de dineína:
    un brazo interior de dineína.
    un brazo exterior de dineína. 
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    62
  • 73. Los microtúbulos dobles se continúan en toda la longitud dell cilio o flagelo.
    Existe una hilera interna y otra externa de brazos de dineína adosados al túbulo A de cada microtúbulo doble.
    Los brazos de dineína se extienden hasta el túbulo B del microtúbulo doble adyacente.
    Brazos de dineína
    Túbulo A
    Túbulo B
    Cilios Flagelos
    USMP-FMH Amanzo
    63
  • 74. Cilios Flagelos
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  • 75. Dineína
    • Las dineínas del axonema son complejos multimonómeros de cadenas pesadas, cadenas intermedias y cadenas ligeras.
    • 76. Se organizan mediante un gran dominio de cabeza globular unidos a pequeños dominios globulares a través de un tallo.
    Cilios Flagelos
    Es 10 veces más grande que las kinesinas
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  • 77. Dineína
    Se han identificado 8 a 9 cabezas pesadas diferentes capaces de hidrolizar ATP.
    Las cadenas ligeras e intermedias median la unión de la dineína al túbulo A regulando la actividad de la dineína.
    Cilios Flagelos
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  • 78. Cilios Flagelos
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  • 79. Ultraestructura de cilios y flagelos
    Axonema
    Microtúbulos externos dobles
    Microtúbulos centrales
    Membrana plasmática
    Cilio: 2 microtúbulos.
    Brazos de dineína
    Cuerpo basal
    Centriolo: 3 microtúbulos.
    Cilios Flagelos
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  • 80. Cilios Flagelos
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  • 81. Cilios y flagelos
    En el sitio de fijación a la célula el axonema se conecta con el cuerpo basal.
    Cilios Flagelos
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  • 82. El cuerpo basal es una estructura cilíndrica de 0,4 m de largo por 0,2 m de ancho.
    Contiene 9 microtúbulos triples al igual que los centriolos.
    Cilios Flagelos
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  • 83. Cilios y flagelos
    • Los túbulos A y B de los cuerpos basales se continúan dentro de la vaina del axonema.
    • 84. El túbulo C termina dentro de la zona de transición entre el cuerpo basal y la vaina.
    Cilios Flagelos
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  • 85. Cilio
    Cilios Flagelos
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  • 86. Cilios
    Se disponen densamente empaquetados en las superficies libres de numerosas células:
    Mucosa respiratoria: unos 200 cilios/célula que pulsan en sincronía para movilizar el moco hacia la garganta .
    Mucosa de los conductos del aparato reproductor femenino de mamíferos: movilizan el óvulo.
    Branquias de los peces y bivalvos.
    También aparecen en protozoos.
    Los organismos unicelulares los usan para moverse ellos mismos (“reman”) o para arremolinar el líquido que les rodea y así atraer alimento.
    Expansiones celulares filiformes.
    Miden: 0,25 µm de diámetro y unos 10 a 15 µm de longitud.
    Presentes en células animales y en algunos protozoos.
    Son estructuras móviles y su principal función es desplazar fluidos.
    Cilios Flagelos
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  • 87. Cilios
    El tipo de movimiento que realizan es de bateo, a modo de látigo, de manera sincronizada.
    Produce una especie de ola que desplaza el fluido en una dirección paralela a la superficie de la célula.
    Una función del movimiento ciliar descubierta recientemente está implicada con el establecimiento de la lateralidad de determinadas estructuras de los vertebrados durante el desarrollo embrionario.
    Cilios Flagelos
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  • 88. Cilios
    • Son orgánulos de apariencia capilar en las superficies de muchas células animales y vegetales.
    • 89. Funciones:
    • 90. Mueven fluido sobre la superficie de la célula.
    • 91. Impulsan a «remo» células simples a través de un fluido.
    • 92. En los seres humanos, por ejemplo, las células epiteliales que recubren el tracto respiratorio tienen cada una unos 200 cilios que pulsan en sincronía para impulsar la mucosidad hacia la garganta para su eliminación.
    Cilios Flagelos
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  • 93. Vista lateral
    Vista superior
    Movimiento ciliar
    Cilios Flagelos
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  • 94. Flagelo
    Cilios Flagelos
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  • 95. Flagelos
    Similares en estructura a los cilios pero mucho más largos y un poco más gruesos.
    Longitud : 150 µm
    Su principal misión es desplazar a la célula.
    Son mucho menos numerosos que los cilios en las células que los poseen.
    Su movimiento es diferente:
    no desplazan el líquido en una dirección paralela a la superficie de la célula sino en una dirección paralela al propio eje longitudinal del flagelo.
    Los flagelos son frecuentes en células móviles como ciertos organismos unicelulares y gametos masculinos.
    Cilios Flagelos
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  • 96. Cilios Flagelos
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  • 97. Cilios Flagelos
    En el espermatozoide:
    • Se originan ondas sucesivas de curvatura en la base, que se propagan hacia la punta.
    • 98. Estas ondas presionan contra el líquido e impulsan a la célula hacia adelante.
    • 99. Los golpes se producen con una frecuencia de 5 a 10 por segundo.
    El golpe es producido por un deslizamiento controlado de los microtúbulos dobles externos.
    Golpe de fuerza
    Golpe de recuperación
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  • 100. Movimiento flagelar
    Dirección del nado
    Movimiento ciliar
    Dirección del movimiento del organismo
    Dirección de la remada de recuperación
    Dirección de la remada activa
    Cilios Flagelos
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  • 101. Cilios Flagelos
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  • 102. Cilios Flagelos
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  • 103. El Flagelobacteriano
    Cilios Flagelos
    ¡Tieneestructuradiferente!!!
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    1) filamento, 2) espacio periplásmico,
    3) codo, 4) juntura, 5) anillo L, 6) eje,
    7) anillo P, 8) pared celular, 9) estátor,
    10) anillo MS, 11) anillo C, 12) sistema de secreción de tipo III, 13) membrana externa, 14) membrana citoplasmática, 15) punta.

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