Как энергия превращается в изгиб
Внутри жгутика спрятан не простой гибкий стержень, а тонкий каркас из микротрубочек — белковых волокон. Вдоль него работают молекулярные моторы, называемые динеинами. Они расходуют АТФ — универсальную «энергетическую валюту» клетки — и пытаются сдвинуть соседние волокна относительно друг друга. Связи между ними не дают каркасу разъехаться, поэтому усилие превращается в изгиб. Повторяющиеся изгибы бегут вдоль жгутика волной.
Так клетка не гребёт, как лодка веслом: её хвост непрерывно меняет форму и отталкивает окружающую жидкость. Это важно в микроскопическом мире, где вязкость ощущается сильнее, а инерция почти не помогает. Стоит прекратить работу моторов — и клетка быстро теряет поступательное движение.
Топливо нужно доставить к работающим моторам
Митохондрии в средней части сперматозоида расположены плотной оболочкой вокруг основания жгутика. Они производят значительную часть АТФ, необходимой для движения, используя доступные клетке питательные вещества. Но это не запас энергии, который однажды зарядили и затем просто расходуют: АТФ постоянно образуется и тратится. В энергетическом обмене сперматозоидов может участвовать и гликолиз — получение энергии при расщеплении сахаров.
Расположение митохондрий рядом с длинным жгутиком помогает снабжать его энергией, но само по себе не задаёт скорость и направление плавания. На движение влияют и свойства окружающей среды: сперматозоиду приходится продвигаться через жидкости и слизь, сопротивление которых неодинаково.
Маленький двигатель с ограниченным запасом
Каждый изгиб требует химической энергии, поэтому движение — не бесплатный способ добраться до яйцеклетки. Клетка должна одновременно поддерживать работу жгутика и сохранять жизнеспособность. В этом и состоит транспортная особенность сперматозоида: его двигатель не отделён от источника питания, а встроен в клетку вместе с ним — от митохондрий в средней части до моторных белков по всей длине жгутика.
