섬모와 편모는 세포에있는 두 가지 유형의 미세한 부속물입니다. 섬모는 동물과 미생물 모두에서 발견되지만 대부분의 식물에서는 발견되지 않습니다. 편모는 진핵 생물의 배우자뿐만 아니라 박테리아의 이동성에도 사용됩니다. 섬모와 편모는 모두 운동 기능을 제공하지만 방식은 다릅니다. 둘 다 운동 단백질 인 dynein과 미세 소관에 의존하여 작동합니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
섬모와 편모는 살아있는 유기체에서 추진력, 감각 장치, 청소 메커니즘 및 기타 수많은 중요한 기능을 제공하는 세포의 세포 기관입니다.
섬모는 무엇입니까?
섬모는 17 세기 후반 Antonie van Leeuwenhoek에 의해 발견 된 최초의 세포 기관입니다. 그는 운동성 (움직이는) 섬모,“작은 다리”를 관찰했는데, 그는“동물”(아마도 원생 동물)에 살고 있다고 묘사했습니다. 비운 동성 섬모는 훨씬 나중에 더 나은 현미경으로 관찰되었습니다. 대부분의 섬모는 동물, 거의 모든 유형의 세포에 존재하며 진화에서 많은 종에 걸쳐 보존됩니다. 그러나 일부 섬모는 배우자의 형태로 식물에서 찾을 수 있습니다. 섬모는 원형질막으로 덮여있는 섬모 축색 소라는 배열의 미 세관으로 만들어집니다. 세포체는 섬모 단백질을 만들어 축 색소 끝으로 이동합니다. 이 과정을 섬모 내 또는 편모 내 수송 (IFT)이라고합니다. 현재 과학자들은 인간 게놈의 약 10 %가 섬모와 그 기원에 전념한다고 생각합니다.
섬모의 길이는 1 ~ 10 마이크로 미터입니다. 이 머리카락과 같은 부속 기관은 세포를 이동시키고 물질을 이동시키는 역할을합니다. 그들은 음식과 산소 수송을 위해 조개와 같은 수생 종의 액체를 이동할 수 있습니다. 섬모는 파편과 잠재적 인 병원체가 몸에 침입하는 것을 방지하여 동물의 폐에서 호흡을 돕습니다. 섬모는 편모보다 짧고 훨씬 더 많이 집중됩니다. 그들은 웨이브 효과를 구성하는 그룹에서 거의 동시에 빠른 스트로크로 움직이는 경향이 있습니다. 섬모는 또한 일부 유형의 원생 동물의 이동을 도울 수 있습니다. 두 가지 유형의 섬모가 존재합니다: 운동성 (움직이는) 섬모와 비운 동성 (또는 일차) 섬모이며 둘 다 IFT 시스템을 통해 작동합니다. 운동성 섬모는 귀 내부뿐만 아니라기도 통로와 폐에도 존재합니다. 비운 동성 섬모는 많은 기관에 있습니다.
편모는 무엇입니까?
편모는 박테리아와 진핵 생물의 배우자 및 일부 원생 동물을 이동시키는 데 도움이되는 부속물입니다. 편모는 꼬리처럼 단수 인 경향이 있습니다. 그들은 일반적으로 섬모보다 길다. 원핵 생물에서 편모는 회전하는 작은 모터처럼 작동합니다. 진핵 생물에서는 더 부드럽게 움직입니다.
섬모의 기능
섬모는 심장과 같은 동물 발달뿐만 아니라 세포주기에서도 역할을합니다. 섬모는 특정 단백질이 적절하게 기능하도록 선택적으로 허용합니다. 섬모는 또한 세포 통신과 분자 이동의 역할을합니다.
운동성 섬모는 두 개의 미세 소관의 중심과 함께 9 개의 외부 미세 소관 쌍의 9 + 2 배열을 가지고 있습니다. 운동성 섬모는 리드미컬 한 기복을 사용하여 질병을 예방하기 위해 먼지, 먼지, 미생물 및 점액을 제거하는 것과 같이 물질을 쓸어냅니다. 이것이 그들이 호흡기의 내벽에 존재하는 이유입니다. 운동성 섬모는 세포 외액을 감지하고 움직일 수 있습니다.
비운 동성 또는 1 차 섬모는 운동성 섬모와 동일한 구조를 따르지 않습니다. 그들은 중앙 미세 소관 구조없이 개별 부속기 미세 소관으로 배열됩니다. 그들은 다인 팔을 가지고 있지 않으므로 일반적인 비운 동성입니다. 수년 동안 과학자들은 이러한 일차 섬모에 초점을 맞추지 않았기 때문에 그 기능에 대해 거의 알지 못했습니다. 비운 동성 섬모는 신호를 감지하는 세포의 감각 장치 역할을합니다. 그들은 감각 뉴런에서 중요한 역할을합니다. 비운 동성 섬모는 소변의 흐름을 감지하기 위해 신장에서 발견 될 수있을뿐만 아니라 망막의 광 수용체의 눈에서도 발견 될 수 있습니다. 광수 용기에서 그들은 광수 용기의 내부 부분에서 외부 부분으로 중요한 단백질을 운반하는 기능을합니다. 이 기능이 없으면 광 수용체는 죽을 것입니다. 섬모가 체액의 흐름을 감지하면 세포 성장이 변화합니다.
섬모는 클리어런스 및 감각 기능 이상의 기능을 제공합니다. 또한 동물의 공생 미생물 군집을위한 서식지 또는 모집 영역을 제공합니다. 오징어와 같은 수생 동물에서 이러한 점액 상피 조직은 흔하고 내부 표면이 아니기 때문에보다 직접적으로 관찰 할 수 있습니다. 숙주 조직에는 두 종류의 섬모 개체군이 존재합니다. 박테리아와 같은 작은 입자이지만 더 큰 입자는 제외하고 환경을 혼합하는 짧은 박동 섬모 체액. 이 섬모는 미생물 공생체를 모집합니다. 그들은 박테리아와 기타 작은 입자를 보호 구역으로 이동시키는 구역에서 작동하는 동시에 액체를 혼합하고 화학적 신호를 촉진하여 박테리아가 원하는 구역에 서식 할 수 있도록합니다. 따라서 섬모는 박테리아를 여과, 제거, 국소화, 선별 및 응집하고 섬모 표면에 대한 접착력을 제어합니다.
섬모는 또한 ectosomes의 수포 분비에 참여하는 것으로 밝혀졌습니다. 더 최근의 연구에 따르면 섬모와 세포 경로 사이의 상호 작용이 밝혀져 질병뿐만 아니라 세포 통신에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다.
편모의 기능
편모는 원핵 생물과 진핵 생물에서 찾을 수 있습니다. 그들은 박테리아 표면에서 20 마이크로 미터 길이에 이르는 여러 단백질로 구성된 긴 필라멘트 소기관입니다. 일반적으로 편모는 섬모보다 길며 움직임과 추진력을 제공합니다. 박테리아 편모 필라멘트 모터는 분당 15,000 회전 (rpm)으로 빠르게 회전 할 수 있습니다. 편모의 수영 능력은 음식과 영양분을 찾고, 번식하거나 숙주를 침입하는 등의 기능을 돕습니다.
박테리아와 같은 원핵 생물에서 편모는 추진 메커니즘 역할을합니다. 박테리아가 체액을 헤엄 치는 주된 방법입니다. 박테리아의 편모는 토크를위한 이온 모터, 모터 토크를 전달하는 후크, 필라멘트 또는 박테리아를 추진하는 긴 꼬리와 같은 구조를 가지고 있습니다. 모터는 회전하고 필라멘트의 동작에 영향을 주어 박테리아의 이동 방향을 변경할 수 있습니다. 편모가 시계 방향으로 움직이면 슈퍼 코일을 형성합니다. 여러 편모가 다발을 형성 할 수 있으며, 이는 박테리아를 직선 경로로 추진하는 데 도움이됩니다. 반대 방향으로 회전하면 필라멘트가 더 짧은 슈퍼 코일을 만들고 편모 다발이 분해되어 텀블링이 발생합니다. 실험을위한 고해상도가 부족하기 때문에 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 편모 움직임을 예측합니다.
유체의 마찰 량은 필라멘트가 수퍼 코일하는 방식에 영향을줍니다. 박테리아는 대장균과 같은 여러 편모를 보유 할 수 있습니다. 편모는 박테리아가 한 방향으로 헤엄 치고 필요에 따라 회전 할 수있게합니다. 이것은 밀고 당기는 사이클을 포함한 다양한 방법을 사용하는 회전하는 나선형 편모를 통해 작동합니다. 또 다른 이동 방법은 세포체를 묶음으로 감싸는 것입니다. 이런 식으로 편모는 움직임을 반전시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 박테리아가 까다로운 공간을 만나면 편모가 번들을 재구성하거나 분해 할 수 있도록하여 위치를 변경할 수 있습니다. 이 다형성 상태 전환은 일반적으로 밀기 및 당기기 상태가 래핑 된 상태보다 빠르며 다양한 속도를 허용합니다. 이것은 다른 환경에서 도움이됩니다. 예를 들어, 나선형 다발은 코르크 스크류 효과로 점성 영역을 통해 박테리아를 이동할 수 있습니다. 이것은 박테리아 탐사에 도움이됩니다.
편모는 박테리아의 움직임을 제공하지만 병원성 박테리아가 숙주를 식민지화하여 질병을 전파하는 데 도움이되는 메커니즘을 제공합니다. 편모는 표면에 박테리아를 고정하기 위해 꼬아 서 붙이는 방법을 사용합니다. 편모는 또한 숙주 조직에 대한 접착을위한 다리 또는 스캐 폴드 역할을합니다.
진핵 생물 편모는 구성에서 원핵 생물과 갈라진다. 진핵 생물의 편모는 훨씬 더 많은 단백질을 함유하고 있으며 동일한 일반적인 동작 및 제어 패턴을 가진 운동성 섬모와 유사합니다. 편모는 운동뿐만 아니라 세포 수유 및 진핵 생물 번식을 돕는데도 사용됩니다. 편모는 편모 이동성을 제공하는 신호 분자에 필요한 단백질 복합체의 수송 인 편모 내 수송을 사용합니다. 편모는 Mastigophora protozoa와 같은 미세한 유기체에 존재하거나 더 큰 동물 내부에 존재할 수 있습니다. 많은 미세 기생충이 편모를 가지고있어 숙주 유기체를 통한 이동을 돕습니다. 이 원생 생물 기생충의 편모는 또한 곤충과 같은 벡터에 대한 부착을 돕는 paraflagellar rod 또는 PFR을 가지고 있습니다. 진핵 생물의 편모의 다른 예로는 정자와 같은 배우자의 꼬리가 있습니다. 편모는 해면과 다른 수생 종에서도 발견 될 수 있습니다. 이 생물체의 편모는 호흡을 위해 물을 움직이는 데 도움이됩니다. 진핵 생물 편모는 또한 거의 작은 안테나 또는 감각 기관 역할을합니다. 과학자들은 이제 진핵 생물 편모의 광범위한 기능을 이해하기 시작했습니다.
섬모와 관련된 질병
최근 과학적 발견에 따르면 섬모와 관련된 돌연변이 또는 기타 결함이 여러 질병을 유발한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 상태를 섬모 병증이라고합니다. 그들은 고통받는 개인에게 깊은 영향을 미칩니다. 일부 섬모 병증에는인지 장애, 망막 변성, 청력 상실, 후각 상실 (후각 상실), 두개 안면 이상, 폐 및기도가 포함됩니다. 이상, 좌우 비대칭 및 관련 심장 결함, 췌장 낭종, 간 질환, 불임, 다지증 및 낭종과 같은 신장 이상 기타. 또한 일부 암은 섬모 병증과 관련이 있습니다.
섬모 기능 장애와 관련된 일부 신장 질환에는 신 염증과 상 염색체 우성 및 상 염색체 열성 다낭성 신장 질환이 포함됩니다. 섬모 기능 장애는 소변 흐름을 감지하지 못하기 때문에 세포 분열을 막을 수 없어 낭종이 발생합니다.
Kartagener 증후군에서 dynein 팔 기능 장애로 인해 호흡기에서 박테리아 및 기타 물질이 효과적으로 제거됩니다. 이것은 반복적 인 호흡기 감염으로 이어질 수 있습니다.
Bardet-Biedl 증후군에서 섬모 기형은 망막 변성, 다지증, 뇌 질환 및 비만과 같은 문제를 유발합니다.
비유 전성 질병은 담배 잔여 물과 같은 섬모 손상으로 인해 발생할 수 있습니다. 이것은 기관지염 및 기타 문제로 이어질 수 있습니다.
병원체는 또한 Bordetella 종과 같이 섬모에 의한 박테리아의 정상적인 공생 육성을 지휘 할 수 있습니다. 섬모 박동이 감소하여 병원균이 기질에 부착되어 인간의 감염을 유발합니다. 기도.
편모와 관련된 질병
많은 세균 감염은 편모 기능과 관련이 있습니다. 병원성 박테리아의 예로는 살모넬라 엔테 리카, 대장균, 녹농균 및 Campylobacter jejuni가 있습니다. 박테리아가 숙주 조직을 침범하도록하는 많은 상호 작용이 발생합니다. Flagella는 결합 프로브 역할을하여 숙주 기질에서 구매를 찾습니다. 일부 식물 박테리아는 편모를 사용하여 식물 조직에 부착합니다. 이것은 과일과 채소와 같은 농산물이 인간과 동물을 감염시키는 박테리아의 2 차 숙주가되도록 유도합니다. 한 가지 예는 Listeria monocytogenes와 물론 E. 대장균과 살모넬라는 식중독의 악명 높은 물질입니다.
Helicobacter pylori는 편모를 사용하여 점액을 헤엄 치고 위 내벽을 침범하여 위산을 보호합니다. 점액 내막은 편모를 결합하여 그러한 침입을 가두기위한 면역 방어 역할을하지만 일부 박테리아는 인식과 포획을 피할 수있는 여러 방법을 찾습니다. 편모의 필라멘트는 분해되어 숙주가이를 인식하지 못하거나 그 표현과 운동성이 꺼질 수 있습니다.
Kartagener 증후군은 편모에도 영향을 미칩니다. 이 증후군은 미세 소관 사이의 다인 암을 방해합니다. 그 결과, 난자를 헤엄 치고 수정하기 위해 편모에서 필요한 추진력이 부족한 정자 세포로 인한 불임이 발생합니다.
과학자들이 섬모와 편모에 대해 더 많이 배우고 유기체에서 그들의 역할을 더 명확하게 해명함에 따라 질병을 치료하고 의약품을 만드는 새로운 접근 방식이 따라야합니다.
