Cilia: määratlus, tüübid ja funktsioon

Cilia on paljude pinnalt leitud pikad torukujulised organellid eukarüootsed rakud. Neil on keeruline ülesehitus ja mehhanism, mis võimaldab neil ringikujuliselt lehvitada või piiksuda.

Cilial-tegevust kasutavad üherakulised organismid liikumiseks ja üldjuhul vedelike liikumiseks, sensoorseks sisendiks aga ripsmetega, mis ei liigu.

Cilia'l on palju sarnasusi lipuke selle poolest, et need on rakust juuksetaolised pikendused, mis ulatuvad läbi raku plasmamembraan.

Ripsmete erinevused vs. lipukesed sisaldavad asukohta, liikumist ja pikkust. Suur hulk ripsmeid asub tavaliselt rakupinna laias piirkonnas, samal ajal kui lipud on üksikud või neid on vähe.

Cilia liigub koos, koordineeritult, lipud aga iseseisvalt. Cilia kipub olema lühem kui flagella.

Lipukesi leidub tavaliselt raku ühes otsas ja kuigi need võivad olla temperatuuri või teatud ainete suhtes tundlikud, kasutatakse neid peamiselt rakkude liikumiseks. Cilia'l on mitmeid võimalikke sensoorseid funktsioone, eriti kui see on osa närvirakudja nad ei pruugi üldse liikuda.

Cilia leidub ainult eukarüootides, lipukaid aga nii eukarüootides kui ka prokarüootsed rakud.

Eukarüootsetes rakkudes paiknevatel ripsloomadel on keeruline torukujuline plasmamembraaniga suletud struktuur. Torukesed koosnevad lineaarsed polümeervalgud moodustades üheksa välimist mikrotuubulite dubletti, mis on paigutatud sümmeetriliselt ümber sisemise torukeste keskpaari.

Sisemine paar on kaks eraldi tuubulit, samal ajal kui üheksa välimist dubletti jagavad ühist torukeseina.

Komplektid 9 + 2 mikrotuubulit on paigutatud silindrilisse struktuuri, mida nimetatakse an aksonem ja on kinnitatud raku külge tsiliumi sellesse ossa, mida nimetatakse põhikeha või kinetosoom. Basaalkeha on omakorda ankurdatud rakumembraani tsütoplasma poolele. Mikrotuubuleid hoiavad ripsmete sees olevad valguharjad, kodarad ja lülid.

Need valgustruktuurid annavad ripsmetele nende jäikuse ja on oluline osa nende liikuvussüsteemist.

The motoorne valkdyneiin leitakse käte ja kodarate vahel, mis ühendavad mikrotuubulidja see juhib ripsmete liikumist. Düneiinimolekulid kinnituvad käte ja lülide kaudu ühele mikrotuubulitest.

Nad kasutavad energiat alates adenosiinitrifosfaat (ATP) ühe teise mikrotuubuli üles ja alla liigutamiseks. Mikrotuubulite muutuv libisev liikumine tekitab painutusliigutust.

Cilia on kahte põhitüüpi, kuid iga tüüp võib täita mitut tsiliaarset funktsiooni. Sõltuvalt funktsioonist on neil erinevad omadused ja võimalused.

Kõik ripsmed on kas liikuvad või liikumatud, mis tähendab, et nad saavad liikuda või mitte. Mitteliikuvatele ripsmetele viidatakse ka kui esmane cilia ja peaaegu igas eukarüootses rakus on vähemalt üks. Liikuvad ripsmikud liiguvad, kuid nende funktsioonid on erinevad ja ainult üks tüüp on vedur selle poolest, et selle liikumine liigutab seotud rakku.

Erinevad tüübid ja funktsioonid on järgmised:

• Primaarsed ripsmed, keemilised andurid: Tsiiliad on statsionaarsed, kuid nad tajuvad selliste ainete olemasolu nagu valgud ja saadavad vastavaid signaale rakkudele, näiteks neerurakkudele.
• Primaarsed ripsmed, füüsilised andurid: Nende rakkude ripsmed on tundlikud puudutuste ja liikumise suhtes. Sellised ripsmed vastutavad sisekõrva heli tuvastamise eest.
• Esmane ripsmetesignaalimine: Tsiiliad tuvastavad rakusignaali, näiteks siili (Hh) signaalimise, mis on imetajarakkude ja -koe arengu võtmetegur.
• Liikuv ripsmed,liikumine: Tsiiliad võimaldavad rakkudel toitu otsides liikuda ja ohtu vältida, eriti ühe raku organismides, näiteks parametsiumis.
• Liikuvad ripsmed, transport: Cilia kasutab oma liikumist vedeliku transpordi edendamiseks läbi toru või kanali nagu munajuhas.
• Liikuvad ripsmed, saasteainete eemaldamine: Cilia kasutab oma liikumist saastavate osakeste äraandmiseks ja nende väljapoole viimiseks, näiteks hingamissüsteem.

Enamikul rakkudel leiduvaid ripsmeid kasutatakse ümbruse ja teiste rakkudega suhtlemiseks kas liikumise või sensoorsete vahendite abil. Erinevad ripsmete tüübid aitavad rakkudel täita funktsioone, mille täitmisega neil muidu probleeme oleks.

Kuna primaarsed ripsmed ei pea liikuma, on nende struktuur teiste ripsmete omaga võrreldes lihtsam. Liikuvate ripsmete 9 + 2 struktuuri asemel puudub neil kaks keskmist mikrotuubulipaari ja neil on 9 + 0 struktuur. Nad ei vaja dyneiini motoorvalku ja neil puuduvad paljud tsiliaarse liikumisega seotud käed, kodarad ja lülid.

Selle asemel tulenevad nende sensoorsed võimalused sageli närvirakkude ripsmetest ja kasutamisest närvi signaalimine funktsioone oma sensoorsete ülesannete täitmiseks. Enamikul eukarüootsetest rakkudest on vähemalt üks neist primaarsetest või liikumatutest ripsmetest.

Kui ripsmed või nendega seotud rakud on puudulikud või puuduvad, võib nende spetsialiseeritud funktsioonide puudumine põhjustada tõsiseid haigusi.

Näiteks ripsmik peal neerurakud aitab neerufunktsiooni ja probleemid nende rakkudega põhjustavad polütsüstilist neeruhaigust. Silmade primaarsed ripsmed aitavad rakkudel valgust tuvastada ja defektid võivad põhjustada pimedaksjäämist pigmendi retiniit. Lõhnataju eest vastutavad teised haistmisnärvidel asuvad ripsmed.

Selliseid spetsialiseeritud funktsioone täidavad primaarsed ripsmed kogu kehas.

Liikuvate ripsmetega rakud saavad kasutada oma ripsmete liikumisvõimalusi mitmel viisil. Nende algne eesmärk oli aidata üherakulistel organismidel liikuda ja nad mängivad seda rolli siiani primitiivsetes eluvormides, näiteks ripsloomades.

Kui paljurakulised organismid arenesid, ei olnud ripsmetega rakke enam vaja organismi liikumiseks ja nad tegid muid ülesandeid.

Cilial-liikumisel on mitu omadust, mis aitavad muuta nende liikumise kasulikuks. Tavaliselt peksavad nad koordineeritult edasi-tagasi mitmetes ripsmete ridades, moodustades tõhusa transpordimehhanismi.

Enamikul transpordiga seotud rakkudel on ühel pinnal suur hulk ripsmeid, mis võimaldab oluliste mahtude kiiret transportimist. Rakke otse liikumata võivad need aidata teiste ainete liikumisel.

Tüüpilised näited on:

• Hingamiselundkond: Rakud, millel on kuni 200 tsiliaarse osa hingamissüsteemi, näiteks hingetoru. Nende koordineeritud laine liikumine transpordib lima hingamisteedest välja, tuues kaasa kõik osakesed või mustuse.
• Munajuhad: Ripsmete peksmine munajuhade seintes ajab munarakk mööda toru emakasse, kus see kinnitub ja kasvab. Kui ripsmed on defektsed, ei pääse munarakk emakasse ja an emakaväline rasedus võib tulemuseks olla.
• Keskkõrv: Paisutatud rakud epiteel keskkõrva abistavad kuulmise arengut. Nende liikuvate ripsmete defektid võivad põhjustada haiguse, mida nimetatakse keskkõrvapõletik ja võib põhjustada kuulmislangust.

Liikuvaid ripsmeid leidub paljude kehaosade epiteelis ja kuigi nende funktsiooni pole mõnikord hästi mõistetud, võtavad nad organismi arengus ja rakuprotsessides kriitilist rolli.

Nende keeruline struktuur, keeruline sisemine libisemismehhanism ja kooskõlastatud liikumine näitavad seda liikumist on raskesti realiseeritav bioloogiline funktsioon ja nende töö lagunemine põhjustab organismi jaoks sageli haigusi.

Seotud rakubioloogia sisu:

• Rakutsükkel
• Signaali ülekanne
• Raku pooldumine
• Epiteelirakud