CILIA: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

De cilia er korte filamentfremspring som er tilstede på overflaten av plasmamembranen til mange celletyper. Disse strukturene er i stand til vibrasjonsbevegelser som tjener til mobil bevegelse og for å skape strømmer i det ekstracellulære miljøet.

Mange celler er foret med flimmerhår med en lengde på omtrent 10 um. Generelt beveger flimmerhårene seg i en ganske koordinert bevegelse bakfra. På denne måten beveger cellen seg gjennom væsken eller væsken beveger seg på overflaten av selve cellen.

Kilde: Respektivt: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

Disse langvarige strukturer i membranen består hovedsakelig av mikrotubuli og er ansvarlige for bevegelse i forskjellige typer celler i eukaryote organismer.

Cilia er karakteristisk for gruppen av cilerte protozoer. De er vanligvis til stede i eumetazoa (unntatt nematoder og leddyr), der de vanligvis befinner seg i epitelvev og danner ciliert epitel.

kjennetegn

Eukaryotisk cilia og flagella er veldig like strukturer, hver med en diameter på omtrent 0,25 um. Strukturelt ligner de flagella, men i de cellene som presenterer dem, er de mye mer tallrike enn flagella, med utseende av villi på celleoverflaten.

Cilium beveger seg først nedover og rettes deretter gradvis ut, noe som gir inntrykk av en bevegelse.

Glimmerhinnen beveger seg på en slik måte at hver og en er litt utenfor rytmen med sin nærmeste nabo (metakron rytme), og produserer en konstant flyt av væske over celleoverflaten. Denne koordineringen er rent fysisk.

Noen ganger blir et forseggjort system med mikrotubuler og fibre sammen med basallegemene, men det er ikke bevist at de spiller en koordinerende rolle i ciliærbevegelsen.

Mange cilia ser ikke ut til å fungere som mobile strukturer og har blitt kalt primær cilia. De fleste dyrevev har primær cilia inkludert celler i eggstokkene, nevroner, brusk, ektoderm av utviklende ekstremiteter, leverceller, urinveier, blant andre.

Selv om de sistnevnte ikke er mobile, ble det observert at ciliærmembranen hadde mange reseptorer og ionekanaler med sensorisk funksjon.

Ciliated organismer

Cilia er en viktig taksonomisk karakter for klassifisering av protozoer. De organismer der den viktigste mekanismen for bevegelse er ved hjelp av cilia tilhører "ciliates eller ciliates" (Phylum Ciliophora = som bærer eller presenterer cilia).

Disse organismer får det navnet fordi celleoverflaten er foret med flimmerhår som slår på en kontrollert rytmisk måte. Innenfor denne gruppen varierer arrangementet av flimmerhårene, og til og med noen organismer mangler flimmerhår hos voksne, og er til stede i de tidlige stadiene av livssyklusen.

Ciliates er vanligvis de største protosoene med en lengde fra 10 um til 3 mm, og de er også de mest strukturelt sammensatte med et bredt spekter av spesialiseringer. Cilia er vanligvis anordnet i langsgående og tverrgående rekker.

Alle ciliates ser ut til å ha pårørendesystemer, også de som mangler cilia på et tidspunkt. Mange av disse organismene er frittlevende og andre er spesialiserte symbionter.

Struktur

Cilia vokser fra basallegemer som er nært beslektet med sentriolene. Basallegemene har samme struktur som sentriolene som er innebygd i sentrosomene.

Basallegemene har en klar rolle i organiseringen av mikrotubulene i aksonemet, som representerer den grunnleggende strukturen til flimmerhinnen, samt forankringen av flimmerhulen til celleoverflaten.

Axoneme består av et sett med mikrotubuli og tilhørende proteiner. Disse mikrotubulene er ordnet og modifisert i et så underlig mønster at det var en av de mest overraskende avsløringene av elektronmikroskopi.

Generelt er mikrotubuli anordnet i et karakteristisk "9 + 2" mønster hvor et sentralt par mikrotubuli er omgitt av 9 ytre mikrotubuli-dubletter. Denne 9 + 2-konformasjonen er karakteristisk for alle former for flimmerhår fra protozoer til de som finnes hos mennesker.

Mikrotubuli strekker seg kontinuerlig langs aksonemets lengde, som vanligvis er omtrent 10 um lang, men kan være så lang som 200 um i noen celler. Hver av disse mikrotubulene har polaritet, mens minus (-) ender er festet til "basallegemet eller kinetosomet".

Mikrotubuleegenskaper

Mikrotubulene i aksoneme er assosiert med mange proteiner, som projiserer i regelmessige stillinger. Noen av dem fungerer som tverrbindinger som inneholder mikrotubulebuntene sammen, og andre genererer kraften til å generere bevegelsen til det samme.

Det sentrale par mikrotubuli (individuell) er komplett. Imidlertid er de to mikrotubulene som utgjør hvert av de ytre parene strukturelt forskjellige. En av dem som kalles tubule "A" er en komplett mikrotubule som består av 13 protofilamenter, den andre ufullstendige (tubule B) består av 11 protofilamenter festet til tubule A.

Disse ni parene av ytre mikrotubuli er koblet til hverandre og til det sentrale paret av radiale broer av proteinet "nexin". To dyneinarmer er festet til hver "A" tubule, med den motoriske aktiviteten til disse ciliære axonemiske dyneinene som er ansvarlige for å slå cilia og andre strukturer med samme konformasjon som flagella.

Bevegelse av flimmerhårene

Cilia blir beveget av bøyning av aksoneme, som er et komplekst bunt av mikrotubuli. Klynger av flimmerhår beveger seg i ensrettede bølger. Hvert cilium beveger seg som en pisk, ciliumet er helt forlenget etterfulgt av en fase med utvinning fra sin opprinnelige posisjon.

Bevegelsene til ciliene produseres i utgangspunktet ved å skyve de ytre mikrotubuldubletter i forhold til hverandre, drevet av den motoriske aktiviteten til aksonemisk dynein. Basen til dyneinet binder seg til A-mikrotubuli og hodegruppene binder seg til de tilstøtende B-rørene.

På grunn av nexinet i broene som går sammen med de ytre mikrotubuli av aksoneme, tvinger glidningen av en dublett over en annen dem til å bøye seg. Det siste tilsvarer grunnlaget for bevegelsen av flimmerhårene, en prosess hvor lite fortsatt er kjent.

Deretter går mikrotubulene tilbake til sin opprinnelige posisjon, noe som får ciliumet til å gjenvinne sin hviletilstand. Denne prosessen gjør at ciliumet kan bue og produsere effekten som, sammen med de andre ciliene på overflaten, gir mobilitet til cellen eller omgivelsene.

Energi for ciliærbevegelse

Som cytoplasmatisk dynein har ciliær dynein et motorisk domene, som hydrolyserer ATP (ATPase-aktivitet) for å bevege seg langs en mikrotubule mot sin minusende, og et ladningsbærende område av halen, som i dette saken er en sammenhengende mikrotubule.

Cilia beveger seg nesten kontinuerlig, og krever derfor en stor tilførsel av energi i form av ATP. Denne energien genereres av et stort antall mitokondrier som normalt florerer i nærheten av basallegemene, og det er her ciliene har sin opprinnelse.

Egenskaper

Bevegelse

Hovedfunksjonen til cilia er å flytte væske over celleoverflaten eller drive individuelle celler gjennom en væske.

Ciliary bevegelse er viktig for mange arter i funksjoner som mathåndtering, reproduksjon, utskillelse og osmoregulering (for eksempel i flamboyante celler) og bevegelse av væsker og slim over overflaten av cellelag. epitel.

Kiselhinnene i noen protozoer, for eksempel Paramecium, er ansvarlige for både mobilitet av organismen og feie av organismer eller partikler mot munnhulen for mat.

Puste og fôring

Hos flercellede dyr fungerer de i respirasjon og ernæring, og bærer luftveisgasser og matpartikler over vannet på celleoverflaten, som for eksempel i bløtdyr hvis fôring skjer ved filtrering.

Hos pattedyr blir luftveiene foret av hårceller som skyver slim som inneholder støv og bakterier inn i halsen.

Den cilia hjelper også med å feie eggene langs eggstokken, og en beslektet struktur, flagellum, driver frem sædcellene. Disse strukturene er spesielt tydelige i egglederne der de beveger egget inn i livmorhulen.

Hårcellene som linjer luftveiene, som renser det for slim og støv. I epitelcellene som linjer den menneskelige luftveiene, sveiper et stort antall cilia (109 / cm2 eller mer) lag med slim, sammen med fangede støvpartikler og døde celler, inn i munnen, der de svelges og elimineres.

Strukturelle avvik i flimmerhårene

Hos mennesker forårsaker noen arvelige defekter av ciliær dynein det såkalte Karteneger-syndromet eller immobile cilia-syndrom. Dette syndromet er preget av mannlig sterilitet på grunn av sæd immobilitet.

I tillegg har personer med dette syndromet en høy følsomhet for lungeinfeksjoner på grunn av lammelse av flimmerhårene i luftveiene, som ikke klarer å rense støv og bakterier som legger seg i dem.

På den annen side forårsaker dette syndromet defekter i bestemmelsen av venstre-høyre aksen i kroppen under tidlig embryonal utvikling. Sistnevnte ble oppdaget nylig og er relatert til lateraliteten og plasseringen av visse organer i kroppen.

Andre forhold av denne typen kan oppstå på grunn av inntak av heroin under graviditet. Nyfødte kan oppstå med langvarig neonatal luftveisproblem på grunn av ultrastrukturell endring av aksoneme i cilia i respirasjonsepitel.

referanser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Essensiell cellebiologi. New York: Garland Science. 2. utgave.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Molekylærbiologi i cellen. Garland Science, Taylor og Francis Group.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: vitenskap og natur. Pearson Education.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Cellen. (s. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrerte zoologiske prinsipper. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Cellulær og molekylærbiologi. Mexico. Redaksjonell Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Assosiasjon mellom heroinbruk under graviditet og strukturelle avvik i luftveiene i nyfødtperioden. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A., & Lowe, JS (1998). Menneskelig histologi. Harcourt Brace.
9. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Panamerican Medical Ed.