सिलिया और फ्लैगेला के मुख्य कार्य क्या हैं?

कोशिकाओं पर सिलिया और फ्लैगेला दो अलग-अलग प्रकार के सूक्ष्म उपांग हैं। सिलिया जानवरों और सूक्ष्म जीवों दोनों में पाए जाते हैं, लेकिन अधिकांश पौधों में नहीं। फ्लैगेला का उपयोग बैक्टीरिया में गतिशीलता के साथ-साथ यूकेरियोट्स के युग्मकों में किया जाता है। सिलिया और फ्लैगेला दोनों ही हरकत कार्यों की सेवा करते हैं, लेकिन अलग-अलग तरीकों से। दोनों डायनेन पर भरोसा करते हैं, जो एक मोटर प्रोटीन है, और काम करने के लिए सूक्ष्मनलिकाएं।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

सिलिया और फ्लैगेला कोशिकाओं पर अंग हैं जो जीवित जीवों में प्रणोदन, संवेदी उपकरण, निकासी तंत्र और कई अन्य महत्वपूर्ण कार्य प्रदान करते हैं।

17 वीं शताब्दी के अंत में एंटोनी वैन लीउवेनहोक द्वारा खोजे गए पहले अंग सिलिया थे। उन्होंने मोटाइल (चलती) सिलिया, "छोटे पैर" का अवलोकन किया, जिसे उन्होंने "जानवरों" (शायद प्रोटोजोआ) पर रहने के रूप में वर्णित किया। गैर-प्रेरक सिलिया को बहुत बाद में बेहतर सूक्ष्मदर्शी से देखा गया। अधिकांश सिलिया जानवरों में मौजूद हैं, लगभग हर प्रकार की कोशिका में, विकास में कई प्रजातियों पर संरक्षित हैं। हालांकि, कुछ सिलिया पौधों में युग्मक के रूप में पाए जा सकते हैं। सिलिया सूक्ष्मनलिकाएं से बनी होती है, जिसे सिलिअरी एक्सोनमी कहा जाता है, जो प्लाज्मा झिल्ली से ढकी होती है। कोशिका शरीर सिलिअरी प्रोटीन बनाता है और उन्हें अक्षतंतु की नोक पर ले जाता है; इस प्रक्रिया को इंट्रासिलरी या इंट्राफ्लैगेलर ट्रांसपोर्ट (आईएफटी) कहा जाता है। वर्तमान में, वैज्ञानिक सोचते हैं कि मानव जीनोम का लगभग 10 प्रतिशत सिलिया और उनकी उत्पत्ति को समर्पित है।

सिलिया की रेंज 1 से 10 माइक्रोमीटर लंबी होती है। ये बालों की तरह के उपांग अंग कोशिकाओं को स्थानांतरित करने के साथ-साथ सामग्री को स्थानांतरित करने का काम करते हैं। वे भोजन और ऑक्सीजन परिवहन की अनुमति देने के लिए जलीय प्रजातियों जैसे क्लैम के लिए तरल पदार्थ ले जा सकते हैं। सिलिया जानवरों के फेफड़ों में मलबे और संभावित रोगजनकों को शरीर पर आक्रमण करने से रोककर श्वसन में मदद करती है। सिलिया कशाभिका से छोटी होती हैं और बहुत अधिक संख्या में संकेन्द्रित होती हैं। वे एक समूह में लगभग एक ही समय में एक त्वरित स्ट्रोक में चलते हैं, जिससे तरंग प्रभाव होता है। सिलिया कुछ प्रकार के प्रोटोजोआ की गति में भी सहायता कर सकती है। दो प्रकार के सिलिया मौजूद हैं: मोटाइल (चलती) और गैर-प्रेरक (या प्राथमिक) सिलिया, और दोनों आईएफटी सिस्टम के माध्यम से काम करते हैं। मोटाइल सिलिया वायुमार्ग और फेफड़ों के साथ-साथ कान के अंदर भी रहती है। गैर-प्रेरक सिलिया कई अंगों में निवास करती है।

फ्लैगेला उपांग हैं जो बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स के युग्मकों के साथ-साथ कुछ प्रोटोजोआ को स्थानांतरित करने में मदद करते हैं। फ्लैगेल्ला एक पूंछ की तरह विलक्षण होते हैं। वे आम तौर पर सिलिया से अधिक लंबे होते हैं। प्रोकैरियोट्स में, फ्लैगेला रोटेशन के साथ छोटी मोटरों की तरह काम करता है। यूकेरियोट्स में, वे चिकनी गति करते हैं।

सिलिया कोशिका चक्र के साथ-साथ जानवरों के विकास में भी भूमिका निभाती है, जैसे कि हृदय में। सिलिया चुनिंदा प्रोटीन को ठीक से काम करने देती है। सिलिया सेलुलर संचार और आणविक तस्करी में भी भूमिका निभाती है।

मोटाइल सिलिया में दो सूक्ष्मनलिकाएं के केंद्र के साथ-साथ नौ बाहरी सूक्ष्मनलिकाएं जोड़े की 9+2 व्यवस्था होती है। रोग को रोकने के लिए, गंदगी, धूल, सूक्ष्म जीवों और बलगम को साफ करने के लिए, मोटाइल सिलिया अपने लयबद्ध उतार-चढ़ाव का उपयोग पदार्थों को दूर करने के लिए करते हैं। यही कारण है कि वे श्वसन मार्ग के अस्तर पर मौजूद होते हैं। मोटाइल सिलिया दोनों बाह्य तरल पदार्थ को समझ सकते हैं और स्थानांतरित कर सकते हैं।

गैर-प्रेरक, या प्राथमिक, सिलिया, मोटाइल सिलिया के समान संरचना के अनुरूप नहीं है। उन्हें केंद्र सूक्ष्मनलिका संरचना के बिना व्यक्तिगत उपांग सूक्ष्मनलिकाएं के रूप में व्यवस्थित किया जाता है। उनके पास डायनेइन हथियार नहीं हैं, इसलिए उनकी सामान्य गैर-गतिशीलता है। कई वर्षों तक, वैज्ञानिकों ने इन प्राथमिक सिलिया पर ध्यान केंद्रित नहीं किया और इसलिए उनके कार्यों के बारे में बहुत कम जानकारी थी। गैर-प्रेरक सिलिया कोशिकाओं के लिए संवेदी उपकरण के रूप में काम करते हैं, संकेतों का पता लगाते हैं। वे संवेदी न्यूरॉन्स में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। मूत्र प्रवाह को समझने के लिए गुर्दे में गैर-प्रेरक सिलिया पाया जा सकता है, साथ ही रेटिना के फोटोरिसेप्टर पर आंखों में भी पाया जा सकता है। फोटोरिसेप्टर में, वे महत्वपूर्ण प्रोटीन को फोटोरिसेप्टर के आंतरिक खंड से बाहरी खंड तक ले जाने के लिए कार्य करते हैं; इस फ़ंक्शन के बिना, फोटोरिसेप्टर मर जाएंगे। जब सिलिया को तरल पदार्थ का प्रवाह महसूस होता है, जिससे कोशिका वृद्धि में परिवर्तन होता है।

सिलिया केवल निकासी और संवेदी कार्यों से अधिक प्रदान करती है। वे जानवरों में सहजीवी माइक्रोबायोम के लिए आवास या भर्ती क्षेत्र भी प्रदान करते हैं। स्क्वीड जैसे जलीय जंतुओं में, इन श्लेष्म उपकला ऊतकों को अधिक प्रत्यक्ष रूप से देखा जा सकता है क्योंकि वे आम हैं और आंतरिक सतह नहीं हैं। मेजबान ऊतकों पर दो अलग-अलग प्रकार की सिलिया आबादी मौजूद होती है: एक लंबी सिलिया के साथ जो लहर के साथ होती है बैक्टीरिया जैसे छोटे कण, लेकिन बड़े कणों को बाहर करते हैं, और छोटे बीटिंग सिलिया जो पर्यावरण को मिलाते हैं तरल पदार्थ। ये सिलिया माइक्रोबायोम सहजीवन को भर्ती करने का काम करते हैं। वे उन क्षेत्रों में काम करते हैं जो बैक्टीरिया और अन्य छोटे कणों को आश्रय वाले क्षेत्रों में स्थानांतरित करते हैं, जबकि तरल पदार्थ भी मिलाते हैं और रासायनिक संकेतों को सुविधाजनक बनाते हैं ताकि बैक्टीरिया वांछित क्षेत्र का उपनिवेश कर सकें। इसलिए सिलिया बैक्टीरिया को छानने, साफ करने, स्थानीय बनाने, चयन करने और एकत्र करने का काम करती है और सिलिअटेड सतहों के लिए आसंजन को नियंत्रित करती है।

सिलिया को एक्टोसोम के वेसिकुलर स्राव में भाग लेने के लिए भी खोजा गया है। अधिक हाल के शोध से सिलिया और सेलुलर रास्तों के बीच बातचीत का पता चलता है जो सेलुलर संचार के साथ-साथ बीमारियों में भी अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है।

फ्लैगेल्ला प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में पाया जा सकता है। वे कई प्रोटीनों से बने लंबे फिलामेंट ऑर्गेनेल हैं जो बैक्टीरिया पर अपनी सतह से 20 माइक्रोमीटर की लंबाई तक पहुंचते हैं। आमतौर पर, फ्लैगेला सिलिया से अधिक लंबे होते हैं और गति और प्रणोदन प्रदान करते हैं। बैक्टीरियल फ्लैगेला फिलामेंट मोटर्स प्रति मिनट (आरपीएम) 15,000 क्रांतियों के रूप में तेजी से घूम सकता है। फ्लैगेला की तैरने की क्षमता उनके कार्य में सहायता करती है, चाहे वह भोजन और पोषक तत्वों की तलाश के लिए हो, प्रजनन या हमलावर मेजबानों के लिए।

प्रोकैरियोट्स जैसे बैक्टीरिया में, फ्लैगेला प्रणोदन तंत्र के रूप में कार्य करता है; वे बैक्टीरिया के तरल पदार्थों के माध्यम से तैरने का मुख्य तरीका हैं। बैक्टीरिया में एक फ्लैगेलम में टॉर्क के लिए एक आयन मोटर, एक हुक जो मोटर टॉर्क को प्रसारित करता है, और एक फिलामेंट, या एक लंबी पूंछ जैसी संरचना होती है जो बैक्टीरिया को आगे बढ़ाती है। मोटर जीवाणु के लिए यात्रा की दिशा को बदलते हुए, फिलामेंट के व्यवहार को बदल सकता है और प्रभावित कर सकता है। यदि फ्लैगेलम दक्षिणावर्त चलता है तो यह एक सुपरकॉइल बनाता है; कई फ्लैगेला एक बंडल बना सकते हैं, और ये एक सीधे रास्ते पर एक जीवाणु को आगे बढ़ाने में मदद करते हैं। जब विपरीत तरीके से घुमाया जाता है, तो फिलामेंट एक छोटा सुपरकोइल बनाता है और फ्लैगेला का बंडल अलग हो जाता है, जिससे टम्बलिंग होता है। प्रयोगों के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन की कमी के कारण, वैज्ञानिक फ्लैगेलर गति की भविष्यवाणी करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हैं।

एक द्रव में घर्षण की मात्रा प्रभावित करती है कि फिलामेंट कैसे सुपरकॉइल करेगा। बैक्टीरिया कई फ्लैगेला की मेजबानी कर सकते हैं, जैसे एस्चेरिचिया कोलाई के साथ। फ्लैगेला बैक्टीरिया को एक दिशा में तैरने की अनुमति देता है और फिर आवश्यकतानुसार मुड़ता है। यह घूर्णन, पेचदार फ्लैगेला के माध्यम से काम करता है, जो चक्रों को धक्का देने और खींचने सहित विभिन्न तरीकों का उपयोग करता है। एक बंडल में कोशिका शरीर के चारों ओर लपेटकर आंदोलन की एक और विधि प्राप्त की जाती है। इस तरह, फ्लैगेला गति को उलटने में भी मदद कर सकता है। जब बैक्टीरिया चुनौतीपूर्ण स्थानों का सामना करते हैं, तो वे अपने फ्लैगेला को अपने बंडलों को फिर से कॉन्फ़िगर या अलग करने के लिए सक्षम करके अपनी स्थिति बदल सकते हैं। यह बहुरूपी राज्य संक्रमण अलग-अलग गति की अनुमति देता है, जिसमें पुश और पुल राज्य आमतौर पर लिपटे हुए राज्यों की तुलना में तेज होते हैं। यह विभिन्न वातावरणों में सहायता करता है; उदाहरण के लिए, पेचदार बंडल एक कॉर्कस्क्रू प्रभाव के साथ चिपचिपा क्षेत्रों के माध्यम से एक जीवाणु को स्थानांतरित कर सकता है। यह बैक्टीरिया की खोज में सहायता करता है।

फ्लैगेल्ला बैक्टीरिया के लिए गति प्रदान करते हैं, लेकिन रोगजनक बैक्टीरिया के लिए मेजबानों को उपनिवेश बनाने और इसलिए रोगों को प्रसारित करने में सहायता करने के लिए एक तंत्र प्रदान करते हैं। फ्लैगेल्ला सतहों पर बैक्टीरिया को लंगर डालने के लिए एक मोड़-और-छड़ी विधि का उपयोग करते हैं। फ्लैगेला मेजबान ऊतक के आसंजन के लिए पुलों या मचानों के रूप में भी कार्य करता है।

यूकेरियोटिक फ्लैगेला रचना में प्रोकैरियोट्स से अलग हो जाते हैं। यूकेरियोट्स में फ्लैगेला में कहीं अधिक प्रोटीन होते हैं और समान सामान्य गति और नियंत्रण पैटर्न के साथ, सिलिया को प्रेरित करने के लिए कुछ समानता रखते हैं। फ्लैगेला का उपयोग न केवल आंदोलन के लिए किया जाता है, बल्कि सेल फीडिंग और यूकेरियोटिक प्रजनन में सहायता के लिए भी किया जाता है। फ्लैगेल्ला इंट्राफ्लैगेलर परिवहन का उपयोग करता है, जो सिग्नलिंग अणुओं के लिए आवश्यक प्रोटीन के एक परिसर का परिवहन है जो फ्लैगेला गतिशीलता प्रदान करते हैं। फ्लैगेला सूक्ष्म जीवों जैसे मास्टिगोफोरा प्रोटोजोआ पर मौजूद है, या वे बड़े जानवरों के अंदर मौजूद हो सकते हैं। कई सूक्ष्म परजीवियों में फ्लैगेला भी होता है, जो एक मेजबान जीव के माध्यम से उनकी यात्रा में सहायता करता है। इन प्रोटिस्ट परजीवियों के फ्लैगेला में एक पैराफ्लैगेलर रॉड या पीएफआर भी होता है, जो कि कीड़ों जैसे वैक्टर से लगाव में सहायता करता है। यूकेरियोट्स में फ्लैगेला के कुछ अन्य उदाहरणों में शुक्राणु जैसे युग्मकों की पूंछ शामिल हैं। फ्लैगेल्ला स्पंज और अन्य जलीय प्रजातियों में भी पाया जा सकता है; इन जीवों में कशाभिका श्वसन के लिए पानी को स्थानांतरित करने में मदद करती है। यूकेरियोटिक फ्लैगेला लगभग छोटे एंटीना या संवेदी अंग के रूप में भी काम करता है। वैज्ञानिक अब केवल यूकेरियोटिक फ्लैगेला के कार्य की चौड़ाई को समझने लगे हैं।

हाल की वैज्ञानिक खोजों ने पाया है कि सिलिया से संबंधित उत्परिवर्तन या अन्य दोष कई बीमारियों का कारण बनते हैं। इन स्थितियों को सिलियोपैथिस कहा जाता है। वे उन व्यक्तियों को गहराई से प्रभावित करते हैं जो उनसे पीड़ित हैं। कुछ सिलियोपैथियों में संज्ञानात्मक हानि, रेटिना अध: पतन, श्रवण हानि, एनोस्मिया (गंध की भावना का नुकसान), क्रानियोफेशियल असामान्यताएं, फेफड़े और वायुमार्ग शामिल हैं। असामान्यताएं, बाएं-दाएं विषमता और संबंधित हृदय दोष, अग्नाशयी सिस्ट, यकृत रोग, बांझपन, पॉलीडेक्टली और गुर्दे की असामान्यताएं जैसे कि सिस्ट, अन्य। इसके अतिरिक्त, कुछ कैंसर का सिलियोपैथियों से संबंध होता है।

सिलिया डिसफंक्शन से संबंधित कुछ किडनी विकारों में नेफ्रोनोफिथिसिस और ऑटोसोमल डोमिनेंट और ऑटोसोमल रिसेसिव पॉलीसिस्टिक किडनी रोग दोनों शामिल हैं। मूत्र प्रवाह का पता नहीं लगने के कारण खराब सिलिया कोशिका विभाजन को रोक नहीं सकती है, जिससे सिस्ट का विकास होता है।

कार्टाजेनर सिंड्रोम में, डायनेन आर्म डिसफंक्शन के कारण बैक्टीरिया और अन्य पदार्थों के श्वसन पथ का निष्प्रभावी समाशोधन होता है। इससे बार-बार श्वसन संक्रमण हो सकता है।

बार्डेट-बीडल सिंड्रोम में, सिलिया की विकृति रेटिना अध: पतन, पॉलीडेक्टली, मस्तिष्क विकार और मोटापे जैसी समस्याओं की ओर ले जाती है।

गैर-वंशानुगत बीमारियां सिलिया को नुकसान पहुंचा सकती हैं, जैसे सिगरेट के अवशेषों से। इससे ब्रोंकाइटिस और अन्य समस्याएं हो सकती हैं।

रोगजनक सिलिया द्वारा जीवाणुओं के सामान्य सहजीवी संवर्धन को भी नियंत्रित कर सकते हैं, जैसे कि बोर्डेटेला प्रजाति के साथ, जो सिलिया की धड़कन को कम करने का कारण बनता है और इसलिए रोगज़नक़ को एक सब्सट्रेट से जुड़ने की अनुमति देता है और मानव के संक्रमण को जन्म देता है वायुमार्ग।

कई जीवाणु संक्रमण फ्लैगेला फ़ंक्शन से संबंधित हैं। रोगजनक बैक्टीरिया के उदाहरणों में साल्मोनेला एंटरिका, एस्चेरिचिया कोलाई, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा और कैम्पिलोबैक्टर जेजुनी शामिल हैं। कई अंतःक्रियाएं होती हैं जो बैक्टीरिया को मेजबान ऊतकों पर आक्रमण करने के लिए प्रेरित करती हैं। फ्लैगेल्ला बाध्यकारी जांच के रूप में कार्य करता है, मेजबान सब्सट्रेट पर खरीद की मांग करता है। कुछ फाइटोबैक्टीरिया पौधों के ऊतकों का पालन करने के लिए अपने फ्लैगेला का उपयोग करते हैं। इससे फल और सब्जियां जैसे उत्पाद पैदा होते हैं जो मनुष्यों और जानवरों को संक्रमित करने वाले बैक्टीरिया के द्वितीयक मेजबान बन जाते हैं। एक उदाहरण लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स है, और निश्चित रूप से ई। कोलाई और साल्मोनेला खाद्यजनित बीमारी के कुख्यात एजेंट हैं।

हेलिकोबैक्टर पाइलोरी अपने फ्लैगेलम का उपयोग बलगम के माध्यम से तैरने के लिए करता है और पेट की परत पर आक्रमण करता है, सुरक्षात्मक पेट एसिड को बाहर निकालता है। श्लेष्मा अस्तर फ्लैगेला को बांधकर इस तरह के आक्रमण को फंसाने के लिए एक प्रतिरक्षा रक्षा के रूप में काम करता है, लेकिन कुछ बैक्टीरिया मान्यता से बचने और पकड़ने के कई तरीके खोजते हैं। फ्लैगेला के फिलामेंट्स नीचा हो सकते हैं ताकि मेजबान उन्हें पहचान न सके, या उनकी अभिव्यक्ति और गतिशीलता को बंद किया जा सके।

कार्टाजेनर सिंड्रोम भी फ्लैगेला को प्रभावित करता है। यह सिंड्रोम सूक्ष्मनलिकाएं के बीच डायनेन भुजाओं को बाधित करता है। परिणाम बांझपन है क्योंकि शुक्राणु कोशिकाओं में फ्लैगेला से तैरने और अंडों को निषेचित करने के लिए आवश्यक प्रणोदन की कमी होती है।

जैसा कि वैज्ञानिक सिलिया और फ्लैगेला के बारे में अधिक सीखते हैं, और जीवों में उनकी भूमिका को और स्पष्ट करते हैं, बीमारियों के इलाज और दवा बनाने के नए तरीकों का पालन करना चाहिए।