繊毛とべん毛は、細胞上の2つの異なるタイプの微視的付属肢です。 繊毛は動物と微生物の両方に見られますが、ほとんどの植物には見られません。 べん毛は、真核生物の配偶子だけでなく、細菌の移動にも使用されます。 繊毛とべん毛はどちらも運動機能を果たしますが、その方法は異なります。 どちらも、モータータンパク質であるダイニンと微小管が機能することに依存しています。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
繊毛とべん毛は細胞の細胞小器官であり、推進力、感覚装置、クリアランスメカニズム、その他多くの重要な機能を生体内で提供します。
繊毛とは？
繊毛は、17世紀後半にアントニーファンレーウェンフックによって発見された最初のオルガネラでした。 彼は運動性の（動く）繊毛、「小さな足」を観察しました。これは「動物の巣」（おそらく原生動物）に生息していると彼は説明しました。 非運動性繊毛は、より良い顕微鏡でずっと後に観察されました。 ほとんどの繊毛は動物、ほぼすべての種類の細胞に存在し、進化の過程で多くの種にわたって保存されています。 ただし、一部の繊毛は配偶子の形で植物に見られます。 繊毛は、原形質膜で覆われている繊毛軸糸と呼ばれる配置の微小管でできています。 細胞体は繊毛タンパク質を作り、それらを軸糸の先端に移動させます。 このプロセスは、繊毛内または鞭毛内輸送（IFT）と呼ばれます。 現在、科学者たちは、ヒトゲノムの約10パーセントが繊毛とその起源に捧げられていると考えています。
繊毛の長さは1〜10マイクロメートルです。 これらの髪の毛のような付属肢オルガネラは、細胞を動かすだけでなく、物質を動かす働きもします。 彼らはアサリなどの水生種の液体を動かして、食物と酸素の輸送を可能にします。 繊毛は、破片や潜在的な病原体が体に侵入するのを防ぐことにより、動物の肺の呼吸を助けます。 繊毛はべん毛よりも短く、はるかに多く集中しています。 それらはグループ内でほぼ同時に速いストロークで動く傾向があり、波の効果を構成します。 繊毛はまた、いくつかの種類の原生動物の移動を助けることができます。 繊毛には、運動性（移動）繊毛と非運動性（または一次）繊毛の2種類があり、どちらもIFTシステムを介して機能します。 運動性繊毛は、気道や肺、耳の内側に存在します。 非運動性繊毛は多くの臓器に存在します。
べん毛とは？
べん毛は、バクテリアや真核生物の配偶子、そしていくつかの原生動物を動かすのに役立つ付属肢です。 べん毛は尾のように単数になる傾向があります。 それらは通常繊毛よりも長いです。 原核生物では、べん毛は回転する小さなモーターのように機能します。 真核生物では、それらはよりスムーズな動きをします。
繊毛の機能
繊毛は、細胞周期だけでなく、心臓などの動物の発達にも関与しています。 繊毛は、特定のタンパク質が適切に機能することを選択的に許可します。 繊毛はまた、細胞コミュニケーションと分子輸送の役割を果たします。
運動性繊毛は、2つの微小管の中心とともに、9つの外側の微小管ペアの9 +2配列を持っています。 運動性繊毛は、病気を防ぐために、汚れ、ほこり、微生物、粘液を取り除くときのように、リズミカルなうねりを使って物質を一掃します。 これが、気道の内壁に存在する理由です。 運動性繊毛は、細胞外液を感知して動かすことができます。
非運動性または一次繊毛は、運動性繊毛と同じ構造に適合していません。 それらは、中央の微小管構造を持たない個々の付属肢の微小管として配置されています。 それらはダイニンアームを持たないため、一般的に運動性がありません。 何年もの間、科学者はこれらの一次繊毛に焦点を合わせていなかったため、それらの機能についてほとんど知りませんでした。 非運動性繊毛は、細胞の感覚装置として機能し、信号を検出します。 それらは感覚ニューロンにおいて重要な役割を果たします。 非運動性繊毛は、腎臓に見られ、尿の流れを感知するだけでなく、網膜の光受容体の目にも見られます。 光受容体では、それらは光受容体の内側のセグメントから外側のセグメントに重要なタンパク質を輸送するように機能します。 この機能がなければ、光受容体は死んでしまいます。 繊毛が体液の流れを感知すると、細胞の成長が変化します。
繊毛は、クリアランスと感覚機能だけではありません。 それらはまた、動物の共生微生物叢の生息地または加入エリアを提供します。 イカなどの水生動物では、これらの粘液上皮組織は一般的であり、内面ではないため、より直接的に観察できます。 宿主組織には2種類の繊毛集団が存在します。1つは長い繊毛が波打っています。 バクテリアのような小さな粒子ですが、大きな粒子は除き、環境を混合する短い鼓動繊毛 流体。 これらの繊毛は、微生物叢の共生生物を動員するために働きます。 それらは、バクテリアや他の小さな粒子を保護されたゾーンに移すゾーンで機能します。また、液体を混合し、化学信号を促進して、バクテリアが目的の領域にコロニーを形成できるようにします。 したがって、繊毛は、細菌をろ過、除去、局在化、選択、凝集し、繊毛表面の付着を制御するように働きます。
繊毛はまた、エクトソームの小胞分泌に関与することが発見されています。 より最近の研究は、繊毛と細胞経路の間の相互作用を明らかにしており、細胞コミュニケーションや病気への洞察を提供する可能性があります。
べん毛の機能
べん毛は原核生物と真核生物に見られます。 それらは、細菌の表面から長さが20マイクロメートルにも達するいくつかのタンパク質でできた長いフィラメントの細胞小器官です。 通常、べん毛は繊毛よりも長く、動きと推進力を提供します。 バクテリアべん毛フィラメントモーターは、毎分15,000回転（rpm）の速さで回転できます。 べん毛の遊泳能力は、食物や栄養素の探索、繁殖、宿主への侵入など、その機能を助けます。
バクテリアなどの原核生物では、べん毛が推進メカニズムとして機能します。 それらはバクテリアが液体の中を泳ぐための主要な方法です。 バクテリアのべん毛は、トルク用のイオンモーター、モータートルクを伝達するフック、フィラメント、またはバクテリアを推進する長い尾のような構造を持っています。 モーターが回転してフィラメントの動作に影響を与え、細菌の進行方向を変える可能性があります。 べん毛が時計回りに動くと、スーパーコイルを形成します。 いくつかのべん毛が束を形成することができ、これらはまっすぐな道で細菌を推進するのに役立ちます。 反対方向に回転させると、フィラメントが短いスーパーコイルになり、べん毛の束が分解して転倒します。 実験には高解像度がないため、科学者はコンピューターシミュレーションを使用してべん毛の動きを予測します。
流体の摩擦量は、フィラメントがスーパーコイルする方法に影響します。 細菌は、大腸菌などでいくつかのべん毛をホストすることができます。 べん毛はバクテリアが一方向に泳ぎ、必要に応じて向きを変えることを可能にします。 これは、回転するらせん状のべん毛を介して機能します。このべん毛は、押したり引いたりするサイクルを含むさまざまな方法を使用します。 別の動きの方法は、細胞体を束にして包むことによって達成されます。 このように、べん毛は動きを逆転させるのにも役立ちます。 バクテリアが困難な空間に遭遇したとき、べん毛が束を再構成または分解できるようにすることで、バクテリアは位置を変えることができます。 この多形状態遷移により、さまざまな速度が可能になり、通常、プッシュ状態とプル状態はラップされた状態よりも高速になります。 これは、さまざまな環境で役立ちます。 たとえば、らせん状の束は、コルク栓抜き効果で粘性領域を介して細菌を移動させることができます。 これは細菌の探索に役立ちます。
べん毛は細菌の動きを提供するだけでなく、病原性細菌が宿主にコロニーを形成し、したがって病気を伝播するのを助けるメカニズムも提供します。 べん毛は、ツイストアンドスティック法を使用して細菌を表面に固定します。 べん毛は、宿主組織に接着するためのブリッジまたは足場としても機能します。
真核生物のべん毛は、原核生物とは組成が異なります。 真核生物のべん毛ははるかに多くのタンパク質を含み、運動性繊毛とある程度類似しており、一般的な動きと制御パターンは同じです。 べん毛は、運動だけでなく、細胞の摂食や真核生物の繁殖を助けるためにも使用されます。 べん毛はべん毛内輸送を使用します。これは、べん毛の可動性を与えるシグナル伝達分子に必要なタンパク質の複合体の輸送です。 べん毛虫は、Mastigophora protozoaなどの微生物に存在するか、より大きな動物の内部に存在する可能性があります。 多くの微細な寄生虫もべん毛を持っており、宿主生物を通過するのを助けます。 これらの原生生物の寄生虫のべん毛は、昆虫などの媒介生物への付着を助ける傍べん毛棒またはPFRも持っています。 真核生物のべん毛の他のいくつかの例には、精子のような配偶子の尾が含まれます。 べん毛は、スポンジやその他の水生生物にも見られます。 これらの生き物のべん毛は、呼吸のために水を動かすのに役立ちます。 真核生物のべん毛は、ほとんど小さな触角または感覚細胞小器官としても機能します。 科学者たちは、真核生物のべん毛の機能の幅を理解し始めたばかりです。
繊毛に関連する病気
最近の科学的発見により、繊毛に関連する突然変異やその他の欠陥が多くの病気を引き起こすことがわかっています。 これらの状態は繊毛病と呼ばれます。 それらはそれらに苦しむ個人に深刻な影響を及ぼします。 いくつかの繊毛病には、認知障害、網膜変性、難聴、無嗅覚症（嗅覚の喪失）、頭蓋顔面の異常、肺および気道が含まれます 異常、左右非対称性および関連する心臓の欠陥、膵嚢胞、肝疾患、不妊症、多指症、および嚢胞などの腎臓の異常 その他。 さらに、いくつかの癌は繊毛病と関係があります。
繊毛機能障害に関連するいくつかの腎障害には、ネフロン癇症と常染色体優性および常染色体劣性多発性嚢胞腎の両方が含まれます。 繊毛の機能不全は、尿の流れが検出されないために細胞分裂を止めることができず、嚢胞の発生につながります。
カルタゲナー症候群では、ダイニンの腕の機能不全により、細菌やその他の物質の気道が効果的に除去されません。 これは繰り返し呼吸器感染症につながる可能性があります。
バルデー・ビードル症候群では、繊毛の奇形が網膜の変性、多指症、脳障害、肥満などの問題を引き起こします。
非遺伝性疾患は、タバコの残留物などの繊毛の損傷から生じる可能性があります。 これは、気管支炎やその他の問題につながる可能性があります。
病原体はまた、百日咳菌種などの繊毛による細菌の通常の共生促進を指揮することができます。 繊毛の鼓動を減少させ、したがって病原体が基質に付着し、ヒトの感染につながることを可能にします 航空路。
べん毛に関連する病気
多くの細菌感染症はべん毛機能に関連しています。 病原菌の例には、サルモネラエンテリカ、大腸菌、緑膿菌、カンピロバクタージェジュニが含まれます。 細菌が宿主組織に侵入する原因となる多くの相互作用が発生します。 べん毛は結合プローブとして機能し、宿主基質での購入を求めます。 一部の植物細菌は、べん毛を使用して植物組織に付着します。 これにより、果物や野菜などの農産物が、人間や動物に感染するバクテリアの二次宿主になります。 一例はリステリア菌、そしてもちろんEです。 コリとサルモネラ菌は、食中毒の悪名高い病原体です。
ヘリコバクターピロリは、べん毛を使って粘液を泳ぎ、胃の内壁に侵入し、胃の保護酸を回避します。 粘液の裏地は、べん毛を結合することによってそのような侵入をトラップする免疫防御として機能しますが、一部の細菌は、認識と捕獲を回避するいくつかの方法を見つけます。 べん毛のフィラメントは、宿主がそれらを認識できないように分解したり、それらの発現と運動性をオフにしたりすることができます。
カルタゲナー症候群はべん毛にも影響を及ぼします。 この症候群は、微小管間のダイニンアームを破壊します。 その結果、精子細胞がべん毛から卵子まで泳いだり受精したりするのに必要な推進力を欠いているため、不妊症になります。
科学者が繊毛とべん毛についてさらに学び、生物におけるそれらの役割をさらに解明するにつれて、病気を治療し、薬を作るための新しいアプローチが続くはずです。