Cilia: Definition, typer og funktion

Cilia er lange, rørformede organeller, der findes på overfladen af ​​mange eukaryote celler. De har en kompleks struktur og en mekanisme, der gør det muligt for dem at bølge i et cirkulært mønster eller snap på en pisklignende måde.

Cilial handling bruges af encellede organismer til bevægelse og generelt til at flytte væsker, mens cilier, der ikke bevæger sig, bruges til sensorisk input.

Cilia har mange ligheder med flagella ved at de er hårlignende forlængelser fra en celle, der stikker ud gennem cellen plasma membran.

Forskelle i cilia vs. flagella inkluderer placering, bevægelse og længde. Et stort antal cilier har tendens til at være placeret over et bredt område af celleoverfladen, mens flagella enten er ensomme eller få.

Cilia bevæger sig sammen på en koordineret måde, mens flagella bevæger sig uafhængigt. Cilia har tendens til at være kortere end flageller.

Flagella findes normalt i den ene ende af cellen, og selvom de kan være følsomme over for temperatur eller visse stoffer, bruges de hovedsageligt til cellebevægelse. Cilia har flere mulige sensoriske funktioner, især når de er en del af

Cilia findes kun i eukaryoter, mens flagella findes i både eukaryote og prokaryote celler.

Cilier i eukaryote celler har en kompliceret rørformet struktur indesluttet i en plasmamembran. Rørene er sammensat af lineære polymerproteiner der udgør ni ydre mikrotubuli-dubletter placeret symmetrisk omkring et centralt par indre rør.

Det indre par er to separate rør, mens de ydre ni dubletter hver har en fælles rørvægg.

Sættene af 9 + 2 mikrotubuli er anbragt i en cylindrisk struktur kaldet en axoneme og er fastgjort til cellen i en del af cilium kaldet basal krop eller kinetosom. Basallegemet er igen forankret til den cytoplasmatiske side af cellemembranen. Mikrotubuli holdes på plads af proteinarme, eger og led inde i cilierne.

Disse proteinstrukturer giver cilierne deres stivhed og er en vigtig del af deres mobilitetssystem.

Det motorproteindynein findes i arme og eger, der forbinder mikrotubuli, og det driver bevægelsen af ​​cilierne. Dyneinmolekylerne er bundet til en af ​​mikrotubuli gennem armene og leddene.

De bruger energi fra adenosintrifosfat (ATP) at flytte en af ​​de andre mikrotubuli op og ned. Den variable glidebevægelse af mikrorørene frembringer en bøjningsbevægelse.

Cilia findes i to basistyper, men hver type kan udføre flere cilialfunktioner. Afhængigt af deres funktion har de forskellige egenskaber og muligheder.

Alle cilier er enten bevægelige eller ikke-bevægelige, hvilket betyder at de kan bevæge sig eller ej. Ikke-bevægelige cilier kaldes også primær cilier, og næsten alle eukaryote celler har mindst en. Motile cilia bevæger sig, men deres funktioner er varierede, og kun en type er lokomotiv, idet dens bevægelse bevæger den tilknyttede celle.

De forskellige typer og funktioner er som følger:

• Primære cilier, kemiske sensorer: Cilierne er stationære, men de fornemmer tilstedeværelsen af ​​stoffer såsom proteiner og sender tilsvarende signaler til celler såsom nyreceller.
• Primære cilier, fysiske sensorer: Disse cilier er følsomme over for berøring og bevægelse. Sådanne cilier er ansvarlige for at detektere lyd i det indre øre.
• Primær cilia,signalering: Cilierne detekterer cellesignalering såsom Hedgehog (Hh) signalering, en nøglefaktor i udviklingen af ​​pattedyrceller og væv.
• Bevægelige cilier,bevægelse: Cilierne tillader celler at bevæge sig på jagt efter mad og undgå fare, især i encellede organismer såsom paramecium.
• Motile cilia, transport: Cilia bruger deres bevægelse til at fremme transport af væske gennem et rør eller en kanal som i æggelederen.
• Motile cilier, fjernelse af forurenende stoffer: Cilia bruger deres bevægelse til at aflevere forurenende partikler og flytte dem udad, såsom i åndedrætsorganerne.

De flimmerhår, der findes på de fleste celler, bruges som en måde at interagere med omgivelserne og med andre celler, hvad enten det er gennem bevægelse eller sensoriske midler. De forskellige typer cilier hjælper celler med at udføre funktioner, som de ellers ville have problemer med at udføre.

Da primære cilier ikke behøver at bevæge sig, er deres struktur enklere end for andre ciliaer. I stedet for 9 + 2-strukturen af ​​bevægelige cilier mangler de de to centrale par mikrotubuli og har en 9 + 0-struktur. De har ikke brug for det dyneinmotoriske protein, og de mangler mange af armene, egerne og forbindelserne forbundet med cilial bevægelse.

I stedet kommer deres sensoriske evner ofte fra at være nervecellecilier og bruge nervesignalering funktioner til at udføre deres sensoriske opgaver. De fleste eukaryote celler har mindst en af ​​disse primære eller ikke-bevægelige cilier.

Hvis cilier eller cellerne der er forbundet med dem er defekte eller fraværende, kan manglen på deres specialfunktioner resultere i alvorlige sygdomme.

For eksempel cilia på nyreceller hjælpe nyrefunktion, og problemer med disse celler forårsager polycystisk nyresygdom. Primære flimmerhår i øjnene hjælper celler med at opdage lys, og defekter kan forårsage blindhed fra en sygdom kaldet retinitis pigmentosa. Andre cilier på olfaktoriske neuroner er ansvarlige for lugtesansen.

Specialiserede funktioner som disse udføres af primære cilier i hele kroppen.

Celler med bevægelige cilier kan bruge deres cilias bevægelsesmuligheder på flere måder. Deres oprindelige formål var at hjælpe encellede organismer med at bevæge sig, og de spiller stadig denne rolle i primitive livsformer som ciliater.

Da flercellede organismer udviklede sig, var celler med cilia ikke længere nødvendige for bevægelsesbevægelse og påtog sig andre opgaver.

Cilial bevægelse har flere egenskaber, der hjælper med at gøre deres bevægelse nyttig. De slår typisk koordineret frem og tilbage på tværs af flere rækker af cilier og udgør en effektiv transportmekanisme.

De fleste celler, der er involveret i transport, har et stort antal cilier på en af ​​deres overflader, hvilket muliggør hurtig transport af betydelige mængder. Selvom de ikke bevæger cellerne direkte, kan de hjælpe med bevægelsen af ​​andre stoffer.

Typiske eksempler er:

• Åndedrætsorganerne: Celler med op til 200 cilier i dele af åndedrætsorganerne, såsom luftrøret. Deres koordinerede bølgebevægelse transporterer slim ud af luftvejene og bringer partikler eller snavs med sig.
• Æggeledere: Slag af cilier i æggeledernes vægge fremdriver æg ned i røret ind i livmoderen, hvor det hænger fast og vokser. Hvis flimmerhårene er defekte, kommer ægget ikke ind i livmoderen og en ektopisk graviditet kan resultere.
• Mellemøre: Cilerede celler på epitel af mellemøret hjælp til høreudvikling. Mangler i disse bevægelige cilier kan resultere i en sygdom, der kaldes otitis media og kan føre til høretab.

Motile cilier findes på epitelet i mange dele af kroppen, og selvom deres funktion undertiden ikke er godt forstået, antager de kritiske roller i organismeudvikling og celleprocesser.

Deres komplekse struktur, den komplicerede interne glidemekanisme og deres koordinerede bevægelse demonstrerer denne bevægelse er en vanskelig biologisk funktion at realisere, og en sammenbrud i deres drift resulterer ofte i sygdomme for organismen.

Relateret cellebiologisk indhold:

• Celle cyklus
• Signaltransduktion
• Celledeling
• Epitelceller