Cilia: Ορισμός, Τύποι & Λειτουργία

Βλεφαρίδες είναι μακριά, σωληνοειδή οργανίδια που βρίσκονται στην επιφάνεια πολλών ευκαρυωτικά κύτταρα. Έχουν μια πολύπλοκη δομή και έναν μηχανισμό που τους επιτρέπει να κυματίζουν σε κυκλικό μοτίβο ή να σπρώχνουν με ασταθή τρόπο.

Η κυτταρική δράση χρησιμοποιείται από μονοκύτταρους οργανισμούς για κινητικότητα και γενικά για κινούμενα υγρά, ενώ η βλεφαρίδες που δεν κινούνται χρησιμοποιούνται για αισθητηριακή είσοδο.

Η Cilia έχει πολλές ομοιότητες μαστίγια στο ότι είναι επεκτάσεις τρίχας από ένα κελί, που προεξέχουν μέσω του κελιού μεμβράνη πλάσματος.

Διαφορές της βλεφαρίδας έναντι Η flagella περιλαμβάνει τοποθεσία, κίνηση και μήκος. Ένας μεγάλος αριθμός βλεφαρίδων τείνουν να βρίσκονται σε μια ευρεία περιοχή της κυτταρικής επιφάνειας ενώ τα μαστίγια είναι είτε μοναχικά είτε λίγα σε αριθμό.

Η Cilia κινείται μαζί, με συντονισμένο τρόπο, ενώ η flagella κινείται ανεξάρτητα. Η Cilia τείνει να είναι μικρότερη από τη μαστίγια.

Το Flagella βρίσκεται συνήθως στο ένα άκρο του κυττάρου και ενώ μπορεί να είναι ευαίσθητα στη θερμοκρασία ή σε ορισμένες ουσίες, χρησιμοποιούνται κυρίως για την κίνηση των κυττάρων. Η Cilia έχει πολλές πιθανές αισθητηριακές λειτουργίες, ειδικά όταν είναι μέρος της

Οι βλεφαρίδες βρίσκονται μόνο σε ευκαρυωτικά ενώ η μαστίγια βρίσκεται τόσο σε ευκαρυωτικούς όσο και σε προκαρυωτικά κύτταρα.

Οι βλεφαρίδες στα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν μια περίπλοκη σωληνοειδής δομή εγκλεισμένη σε μεμβράνη πλάσματος. Τα σωληνάρια αποτελούνται από γραμμικές πολυμερείς πρωτεΐνες αποτελώντας εννέα εξωτερικούς μικροσωληνίσκους διπλούς τοποθετημένους συμμετρικά γύρω από ένα κεντρικό ζεύγος εσωτερικών σωληναρίων.

Το εσωτερικό ζεύγος είναι δύο ξεχωριστά σωληνάρια, ενώ τα εξωτερικά εννέα διπλά μοιράζονται το καθένα ένα κοινό τοίχωμα σωληνίσκου.

Τα σύνολα του 9 + 2 μικροσωληνίσκοι διατάσσονται σε κυλινδρική δομή που ονομάζεται αξονήμα και συνδέονται με το κελί σε ένα μέρος του τσίλιου που ονομάζεται βασικό σώμα ή κινοτόσωμα. Το βασικό σώμα είναι με τη σειρά του αγκυροβολημένο στην κυτταροπλασματική πλευρά της κυτταρικής μεμβράνης. Οι μικροσωληνίσκοι συγκρατούνται στη θέση τους από πρωτεϊνικούς βραχίονες, ακτίνες και συνδέσμους εντός των βλεφαρίδων.

Αυτές οι πρωτεϊνικές δομές δίνουν στις βλεφαρίδες την ακαμψία τους και αποτελούν σημαντικό μέρος του συστήματος κινητικότητάς τους.

ο κινητική πρωτεΐνηδυναϊνη βρίσκεται στα χέρια και τις ακτίνες που συνδέουν το μικροσωληνίσκοι, και οδηγεί την κίνηση της βλεφαρίδας. Τα μόρια dynein συνδέονται σε έναν από τους μικροσωληνίσκους μέσω των βραχιόνων και των συνδέσμων.

Χρησιμοποιούν ενέργεια από τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) για να μετακινήσετε έναν από τους άλλους μικροσωληνίσκους πάνω και κάτω. Η μεταβλητή κίνηση ολίσθησης των μικροσωληνίσκων παράγει μια κάμψη.

Η Cilia διατίθεται σε δύο βασικούς τύπους, αλλά κάθε τύπος μπορεί να εκπληρώσει πολλές ακτινωτές λειτουργίες. Ανάλογα με τη λειτουργία τους, έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά και δυνατότητες.

Όλες οι βλεφαρίδες είναι είτε κινητές είτε μη κινητές, που σημαίνει ότι μπορούν να κινηθούν ή όχι. Οι μη κινητές βλεφαρίδες αναφέρονται επίσης ως πρωταρχικός βλεφαρίδες, και σχεδόν κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο έχει τουλάχιστον ένα. Η κινητή σίλια κινείται, αλλά οι λειτουργίες τους ποικίλλουν και μόνο ένας τύπος είναι ατμομηχανή στο ότι η κίνησή του κινεί το σχετικό κελί.

Οι διαφορετικοί τύποι και λειτουργίες είναι οι εξής:

• Πρωτογενείς βλεφαρίδες, χημικοί αισθητήρες: Οι βλεφαρίδες είναι ακίνητες, αλλά αντιλαμβάνονται την παρουσία ουσιών όπως οι πρωτεΐνες και στέλνουν αντίστοιχα σήματα σε κύτταρα όπως τα νεφρικά κύτταρα.
• Πρωτογενή σίλια, φυσικοί αισθητήρες: Οι βλεφαρίδες αυτών των κυττάρων είναι ευαίσθητες στην αφή και την κίνηση. Τέτοιες βλεφαρίδες είναι υπεύθυνες για την ανίχνευση ήχου στο εσωτερικό αυτί.
• Πρωτογενής σίλια,σηματοδότηση: Οι βλεφαρίδες ανιχνεύουν κυτταρική σηματοδότηση όπως η σηματοδότηση Hedgehog (Hh), βασικός παράγοντας στην ανάπτυξη κυττάρων και ιστών θηλαστικών.
• Κινητή σίλια,μετακίνηση: Οι βλεφαρίδες επιτρέπουν στα κύτταρα να κινούνται αναζητώντας τροφή και να αποφεύγουν τον κίνδυνο, ειδικά σε μονοκύτταρους οργανισμούς όπως το paramecium.
• Κινητή σίλια, μεταφορά: Η Cilia χρησιμοποιεί την κίνησή τους για να προωθήσει τη μεταφορά υγρού μέσω ενός σωλήνα ή καναλιού όπως στο ωοειδές.
• Κινητή σιλό, αφαίρεση ρύπων: Η Cilia χρησιμοποιεί την κίνησή τους για να παραδώσει μολυσμένα σωματίδια και να τα μετακινήσει προς τα έξω, όπως στο αναπνευστικό σύστημα.

Οι βλεφαρίδες που βρίσκονται στα περισσότερα κύτταρα χρησιμοποιούνται ως τρόπος αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον και με άλλα κύτταρα, είτε μέσω κίνησης είτε μέσω αισθητηριακών μέσων. Οι διαφορετικοί τύποι βλεφαρίδων βοηθούν τα κύτταρα να εκπληρώνουν λειτουργίες που διαφορετικά θα είχαν πρόβλημα στην εκτέλεση.

Δεδομένου ότι οι πρωτογενείς βλεφαρίδες δεν χρειάζεται να μετακινηθούν, η δομή τους είναι απλούστερη από αυτήν των άλλων βλεφαρίδων. Αντί για τη δομή 9 + 2 της κινητής βλεφαρίδας, δεν διαθέτουν τα δύο κεντρικά ζεύγη μικροσωληνίσκων και έχουν δομή 9 + 0. Δεν χρειάζονται την κινητική πρωτεΐνη dynein και δεν έχουν πολλά από τα χέρια, τις ακτίνες και τους συνδέσμους που σχετίζονται με την κυτταρική κίνηση.

Αντ 'αυτού, οι αισθητηριακές τους ικανότητες προέρχονται συχνά από το να είναι βλεφαρίδες νευρικών κυττάρων και χρήση σηματοδότηση νεύρων λειτουργίες για την εκτέλεση των αισθητηριακών τους καθηκόντων. Τα περισσότερα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν τουλάχιστον ένα από αυτά τα πρωτογενή ή μη κινητά σιλό.

Εάν η βλεφαρίδες ή τα κύτταρα που σχετίζονται με αυτά είναι ελαττωματικά ή απουσιάζουν, η έλλειψη εξειδικευμένων λειτουργιών τους μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές ασθένειες.

Για παράδειγμα, το Cilia on νεφρικά κύτταρα βοηθούν τη λειτουργία των νεφρών και τα προβλήματα με αυτά τα κύτταρα προκαλούν πολυκυστική νεφρική νόσο. Οι πρωτογενείς βλεφαρίδες στα μάτια βοηθούν τα κύτταρα να ανιχνεύουν φως και τα ελαττώματα μπορούν να προκαλέσουν τύφλωση από μια ασθένεια που ονομάζεται αμφιβληστροειδίτιδα. Άλλες βλεφαρίδες στους οσφρητικούς νευρώνες είναι υπεύθυνες για την αίσθηση της όσφρησης.

Εξειδικευμένες λειτουργίες όπως αυτές πραγματοποιούνται από πρωτογενή βλεφαρίδες σε όλο το σώμα.

Τα κύτταρα με κινητή σίλια μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις δυνατότητες κίνησης της βλεφαρίδας τους με διάφορους τρόπους. Ο αρχικός τους σκοπός ήταν να βοηθήσουν τους μονοκύτταρους οργανισμούς να κινηθούν και εξακολουθούν να διαδραματίζουν αυτόν τον ρόλο σε πρωτόγονες μορφές ζωής, όπως τα ciliates.

Όταν εξελίχθηκαν πολυκύτταροι οργανισμοί, τα κύτταρα με βλεφαρίδες δεν χρειάζονταν πλέον για την κίνηση του οργανισμού και ανέλαβαν άλλα καθήκοντα.

Η κυλινδρική κίνηση έχει πολλά χαρακτηριστικά που βοηθούν να κάνουν την κίνησή τους χρήσιμη. Συνήθως χτυπούν με συντονισμένο τρόπο εμπρός-πίσω σε πολλές σειρές βλεφαρίδων, αποτελώντας έναν αποτελεσματικό μηχανισμό μεταφοράς.

Τα περισσότερα κύτταρα που εμπλέκονται στη μεταφορά έχουν μεγάλο αριθμό βλεφαρίδων σε μία από τις επιφάνειές τους, καθιστώντας δυνατή τη γρήγορη μεταφορά σημαντικών όγκων. Αν και δεν μετακινούν άμεσα τα κύτταρα, μπορούν να βοηθήσουν στην κίνηση άλλων ουσιών.

Τυπικά παραδείγματα είναι:

• Αναπνευστικό σύστημα: Κύτταρα με έως 200 γραμμικά τμήματα του αναπνευστικού συστήματος, όπως η τραχεία. Η συντονισμένη κίνηση των κυμάτων τους μεταφέρει βλέννα από την αναπνευστική οδό, φέρνοντας σωματίδια ή βρωμιά μαζί της.
• Σάλπιγγες: Ο ξυλοδαρμός των βλεφαρίδων στους τοίχους των σαλπίγγων ωθεί το ωάριο κάτω από το σωλήνα μέσα στη μήτρα όπου προσκολλάται και μεγαλώνει. Εάν οι βλεφαρίδες είναι ελαττωματικές, το ωάριο δεν εισέρχεται στη μήτρα και έκτοπη εγκυμοσύνη μπορεί να οδηγήσει.
• Μέσο αυτί: Κύτταρα με ακτινοβολία στο επιθήλιο του μεσαίου αυτιού βοηθά στην ανάπτυξη της ακοής. Ελαττώματα σε αυτές τις κινητικές βλεφαρίδες μπορεί να οδηγήσουν σε μια ασθένεια που ονομάζεται ωτίτιδα και μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια ακοής.

Κινητά βλεφαρίδες βρίσκονται στο επιθήλιο πολλών τμημάτων του σώματος και παρόλο που η λειτουργία τους μερικές φορές δεν είναι καλά κατανοητή, αναλαμβάνουν κρίσιμους ρόλους στην ανάπτυξη του οργανισμού και στις κυτταρικές διαδικασίες.

Η σύνθετη δομή τους, ο περίπλοκος εσωτερικός μηχανισμός ολίσθησης και η συντονισμένη κίνηση τους αποδεικνύουν αυτήν την κίνηση είναι μια δύσκολη βιολογική λειτουργία που μπορεί να πραγματοποιηθεί και μια βλάβη στη λειτουργία τους συχνά οδηγεί σε ασθένειες για τον οργανισμό.

Σχετικό περιεχόμενο βιολογίας κυττάρων:

• Κύκλος κυττάρων
• Μεταγωγή σήματος
• Κυτταρική διαίρεση
• Επιθηλιακά κύτταρα