A csilló és a flagella két különböző típusú mikroszkopikus függelék a sejteken. A csillók mind az állatokban, mind a mikroorganizmusokban megtalálhatók, de a legtöbb növényben nem. A flagellákat a baktériumok mobilitására, valamint az eukarióták ivarsejtjeire használják. Mind a csilló, mind a flagella mozgási funkciókat tölt be, de más-más módon. Mindkettő a dyneinre, amely egy motorfehérje, és a mikrotubulusokra támaszkodik.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A csillók és a flagellák olyan sejtek organellái, amelyek meghajtást, érzékszervi eszközöket, kiürülési mechanizmusokat és számos más fontos funkciót biztosítanak az élő organizmusokban.
Mik azok a Cilia?
A Cilia volt az első organella, amelyet Antonie van Leeuwenhoek fedezett fel a 17. század végén. Mozgékony (mozgó) csillókat, „kis lábakat” figyelt meg, amelyeket úgy jellemzett, hogy „állatculákon” (valószínűleg protozoonokon) tartózkodnak. A nem mozgékony csillókat sokkal később, jobb mikroszkópokkal figyelték meg. A legtöbb csilló az állatokban, szinte minden sejttípusban létezik, amelyek az evolúció során számos fajon konzerválódtak. Néhány csilló azonban megtalálható a növényekben ivarsejtek formájában. A csillók mikrotubulusokból állnak, a ciliáris axonéma nevű elrendezésben, amelyet a plazma membrán borít. A sejttest ciliáris fehérjéket készít, és az axonéma hegyéig mozgatja őket; ezt a folyamatot intraciláris vagy intraflagelláris transzportnak (IFT) nevezzük. Jelenleg a tudósok úgy gondolják, hogy az emberi genom körülbelül 10 százaléka a csillóknak és azok keletkezésének van szentelve.
A csillók 1-10 mikrométer hosszúak. Ezek a hajszerű függelék-organellák a sejtek mozgatására, valamint az anyagok mozgatására szolgálnak. A vízi fajok, például kagylók folyadékát képesek mozgatni, hogy lehetővé tegyék az élelmiszer és az oxigén szállítását. A csillók segítenek az állatok tüdejében fellépő légzésben, megakadályozva a törmelék és a lehetséges kórokozók behatolását a testbe. A csillók rövidebbek, mint a flagella, és sokkal nagyobb koncentrációban koncentrálódnak. Gyakran gyors ütemben mozognak szinte egy időben egy csoportban, ami hullámhatást jelent. A Cilia segíthet bizonyos protozoonok mozgásában is. Két csilló létezik: mozgó (mozgó) és nem mozgó (vagy elsődleges) csilló, és mindkettő IFT rendszereken keresztül működik. A mozgékony csillók a légutak járataiban és a tüdeiben, valamint a fül belsejében helyezkednek el. A nem mozgó csillók sok szervben laknak.
Mik azok a Flagella?
A flagellák olyan függelékek, amelyek elősegítik a baktériumok és az eukarióták ivarsejtjeinek, valamint néhány protozoon mozgatását. A flagellák általában egyesek, mint egy farok. Jellemzően hosszabbak, mint a csillók. A prokariótákban a flagellák úgy működnek, mint a forgás közbeni kis motorok. Az eukariótákban simábban mozognak.
Cilia funkciói
Cilia szerepet játszik a sejtciklusban, valamint az állatok fejlődésében, például a szívben. A csillók szelektíven engedik bizonyos fehérjék megfelelő működését. A Cilia szerepet játszik a sejtek kommunikációjában és a molekuláris kereskedelemben is.
A mozgó csillók 9 + 2 elrendezéssel rendelkeznek, amelyek kilenc külső mikrotubulus párból állnak, és két mikrotubulus közepével. A mozgó csillók ritmikus hullámzásuk segítségével seprik az anyagokat, például a szennyeződés, a por, a mikroorganizmusok és a nyálka eltávolításában, a betegségek megelőzése érdekében. Ezért léteznek a légutak bélésén. A mozgó csillók érzékelhetik és mozgathatják az extracelluláris folyadékot.
A nem mozgékony vagy primer csillók nem felelnek meg a mozgó csillók szerkezetének. Ezek különálló függelék mikrotubulusokba vannak rendezve, a középső mikrotubulus szerkezet nélkül. Nem rendelkeznek dynein karokkal, ezért általános mozgásképtelenségük. Sok éven át a tudósok nem összpontosítottak ezekre az elsődleges csillókra, ezért keveset tudtak funkcióikról. A nem mozgó csillók a sejtek szenzoros készülékeként szolgálnak a jelek detektálására. Döntő szerepet játszanak az érzékszervi idegsejtekben. Nem mozgékony csillók találhatók a vesékben a vizelet áramlásának érzékelésére, valamint a retina fotoreceptorainak szemében. A fotoreceptorokban úgy működnek, hogy a létfontosságú fehérjéket a fotoreceptor belső szegmenséből a külső szegmensbe szállítsák; e funkció nélkül a fotoreceptorok meghalnának. Amikor a csillók érzékelik a folyadék áramlását, ez sejtnövekedési változásokhoz vezet.
A csillók nem csak a has és érzékszervi funkciókat látják el. Élőhelyeket vagy toborzási területeket is biztosítanak az állatok szimbiózisú mikrobiómáihoz. A vízi állatokban, például a tintahalban, ezek a nyálkahámszövetek közvetlenebben megfigyelhetők, mivel gyakoriak és nem belső felületek. Kétféle csilló populáció létezik a gazdaszöveteken: az egyik hosszú csillókkal hullámzik a kis részecskék, mint a baktériumok, de kizárják a nagyobbakat, és a rövidebb ütő csillók, amelyek keverik a környezeti tényezőket folyadékok. Ezek a csillók a mikrobiomák szimbiontusainak toborzásán dolgoznak. Olyan zónákban működnek, amelyek a baktériumokat és más apró részecskéket védett zónákba helyezik át, miközben keverik a folyadékokat és megkönnyítik a kémiai jeleket, hogy a baktériumok megtelepedhessenek a kívánt régióban. Ezért a csillók a baktériumok szűrésére, megtisztítására, lokalizálására, szelekciójára és összesítésére, valamint a csillófelületek tapadásának ellenőrzésére törekszenek.
A csillókról azt is felfedezték, hogy részt vesznek az ektoszómák vezikuláris szekréciójában. Újabb kutatások feltárják a csillók és a sejtpályák közötti kölcsönhatásokat, amelyek betekintést nyújthatnak a sejtkommunikációba, valamint a betegségekbe.
Flagella funkciói
A flagella megtalálható a prokariótákban és az eukariótákban. Hosszú filamentumú organellák, amelyek több fehérjéből állnak, amelyek akár 20 mikrométer hosszúságot is elérnek a baktériumok felületétől. A flagella általában hosszabb, mint a csilló, és mozgást és meghajtást biztosít. A bakteriális flagella izzószálas motorok akár 15 000 fordulat / perc sebességgel is képesek forogni. A flagellák úszóképessége segíti működésüket, legyen szó akár táplálék és tápanyagok kereséséről, szaporodásról vagy behatolásról a gazdákra.
Az olyan prokariótákban, mint a baktériumok, a flagellák működnek meghajtó mechanizmusként; ők a baktériumok legfőbb módja a folyadékon keresztüli úszásnak. A baktériumokban található flagellum rendelkezik egy ionmotorral a nyomatékhoz, egy kampóval, amely továbbítja a motor nyomatékát, és egy izzószállal, vagy egy hosszú farokszerű szerkezettel, amely a baktériumot mozgatja. A motor képes fordulni és befolyásolni az izzószál viselkedését, megváltoztatva a baktérium haladási irányát. Ha a flagellum az óramutató járásával megegyező irányban mozog, szupertekercset képez; több flagella egy köteget képezhet, és ezek segítenek a baktérium egyenes úton való előmozdításában. Ellenkező irányba forgatva az izzószál rövidebb szupertekercset képez, és a flagella köteg szétszerelődik, ami összeomláshoz vezet. A kísérletek nagy felbontásának hiánya miatt a tudósok számítógépes szimulációkkal jósolják a lobogó mozgását.
A folyadékban lévő súrlódás mértéke befolyásolja az izzószál szupertekercselését. A baktériumok számos lobogót tartalmazhatnak, például Escherichia coli esetén. A Flagella lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy egy irányban ússzanak, majd szükség szerint forduljanak. Ez a forgó, spirális jelzőn keresztül működik, amely különféle módszereket alkalmaz, beleértve a tolási és húzási ciklusokat. Egy másik mozgásmódot úgy érünk el, hogy a sejt testét egy kötegbe tekerjük. Ily módon a flagella segíthet a mozgás megfordításában is. Amikor a baktériumok kihívást jelentő terekkel találkoznak, megváltoztathatják helyzetüket, lehetővé téve a zászlójuknak, hogy újrakonfigurálják vagy szétszedjék kötegeiket. Ez a polimorf állapotátmenet különböző sebességeket tesz lehetővé, a push and pull állapotok általában gyorsabbak, mint a beburkolt állapotok. Ez segít a különböző környezetekben; például a spirális köteg parafa csavarhatással képes baktériumot viszkózus területeken mozgatni. Ez elősegíti a baktériumok feltárását.
A flagellák mozgást biztosítanak a baktériumok számára, ugyanakkor mechanizmust is biztosítanak a patogén baktériumok számára, hogy elősegítsék a gazdaszervezetek gyarmatosítását és ezáltal a betegségek átadását. A flagellák csavarás és ragasztás módszerrel rögzítik a baktériumokat a felületekre. A flagellák hidakként vagy állványként is működnek a gazdaszövethez való tapadáshoz.
Az eukarióta jelzők összetételükben eltérnek a prokariótáktól. Az eukariótákban található flagellák sokkal több fehérjét tartalmaznak, és bizonyos hasonlóságot mutatnak a mozgó csillókkal, ugyanazokkal az általános mozgási és kontrollmintákkal. A flagellákat nemcsak mozgáshoz használják, hanem a sejttáplálás és az eukarióta szaporodás elősegítésére is. A flagellák intraflagelláris transzportot használnak, amely a jelzőmolekulákhoz szükséges fehérjekomplexum transzportja, amelyek a flagella mobilitását biztosítják. A zászlók mikroszkopikus organizmusokon, például a Mastigophora protozoákon, vagy nagyobb állatok belsejében is létezhetnek. Számos mikroszkopikus parazita rendelkezik flagellákkal is, amelyek megkönnyítik a gazdaszervezeten keresztüli utazásukat. Ezeknek a protiszt parazitáknak a flagellája paraflagelláris rudat vagy PFR-t is hordoz, amely segíti a vektorokhoz, például a rovarokhoz való kapcsolódást. Az eukariótákban előforduló flagella néhány más példája a ivarsejtek faja, mint a spermium. Flagella megtalálható szivacsokban és más vízi fajokban is; ezekben a lényekben található flagella segít a víz mozgatásában a légzés érdekében. Az eukarióta flagellák szinte apró antennaként vagy érzékszervi szervekként is szolgálnak. A tudósok csak most kezdik megérteni az eukarióta flagellák működésének szélességét.
Cilia-val kapcsolatos betegségek
A legújabb tudományos felfedezések szerint a csillókkal kapcsolatos mutációk vagy egyéb hibák számos betegséget okoznak. Ezeket az állapotokat ciliopathiának nevezik. Mélyen befolyásolják azokat az egyéneket, akik szenvednek tőlük. Egyes ciliopathiák közé tartozik a kognitív károsodás, a retina degenerációja, a halláskárosodás, az anosmia (a szaglás elvesztése), a craniofacialis rendellenességek, a tüdő és a légutak rendellenességek, bal-jobb aszimmetria és a kapcsolódó szívhibák, hasnyálmirigy-ciszták, májbetegségek, meddőség, polydactylya és veseelégtelenségek, például ciszták. mások. Ezenkívül egyes rákos megbetegedések összefüggésben vannak a ciliopathiákkal.
A csilló diszfunkcióval kapcsolatos vesebetegségek közé tartozik a nephronophthisis, valamint az autoszomális domináns és az autoszomális recesszív policisztás vesebetegség. A rosszul működő csillók nem tudják megállítani a sejtosztódást, mivel nem észlelik a vizelet áramlását, ami ciszta fejlődéséhez vezet.
Kartagener-szindrómában a dynein kar működési zavara a légzőrendszer baktériumok és egyéb anyagok hatástalan megtisztulásához vezet. Ez ismétlődő légúti fertőzésekhez vezethet.
Bardet-Biedl-szindróma esetén a csillófejlődési rendellenességek olyan problémákhoz vezetnek, mint a retina degenerációja, polydactylya, agyi rendellenességek és elhízás.
Nem örökletes betegségek következhetnek be a csillók károsodásából, például a cigaretta maradványaiból. Ez hörghuruthoz és más problémákhoz vezethet.
A kórokozók szintén irányíthatják a baktériumok normális szimbiotikus szaporítását csillók által, például a Bordetella fajok esetében, amelyek csökkenti a csillólyukak verését, és ezáltal lehetővé teszi a kórokozó szubsztrátumhoz való kapcsolódását és emberi fertőzéshez vezethet légutak.
A Flagellával kapcsolatos betegségek
Számos bakteriális fertőzés kapcsolódik a flagella működéséhez. A kórokozó baktériumok közé tartoznak a Salmonella enterica, az Escherichia coli, a Pseudomonas aeruginosa és a Campylobacter jejuni. Számos kölcsönhatás fordul elő, amelyek a baktériumokat a gazdaszövetek behatolásához vezetik. A Flagella kötő próbaként működik, és gazdaszubsztráton vásárol. Egyes fitobaktériumok a flagellájukkal tapadnak a növényi szövetekhez. Ez ahhoz vezet, hogy az olyan termékek, mint a gyümölcsök és zöldségek, másodlagos gazdaszervezetekké válnak az embereket és állatokat megfertőző baktériumok számára. Ilyen például a Listeria monocytogenes, és természetesen az E. A coli és a Salmonella hírhedt kórokozója az élelmiszer által terjesztett betegségeknek.
A Helicobacter pylori flagellumát használva átúszik a nyálka és behatol a gyomor bélésébe, elkerülve a védő gyomorsavat. A nyálkás bélések immunvédelemként működnek az ilyen invázió megkötésében a flagellák megkötésével, de egyes baktériumok számos módszert találnak az elismerés és a megragadás elkerülése érdekében. A flagella szálai lebomlanak, így a gazdaszervezet nem ismeri fel őket, vagy az expressziójuk és a mozgékonyságuk kikapcsolható.
A Kartagener-szindróma a flagellát is érinti. Ez a szindróma megzavarja a mikrotubulusok közötti dynein karokat. Az eredmény meddőség, mivel a hímivarsejtekből hiányzik a lobellától a peték úszásához és megtermékenyítéséhez szükséges meghajtás.
Amint a tudósok többet megtudnak a csillókról és a flagellákról, és tovább tisztázzák szerepüket az organizmusokban, új megközelítéseket kell követni a betegségek kezelésére és a gyógyszerkészítésre.