Cilia: Definīcija, veidi un funkcijas

Cilia ir gari, cauruļveida organelli, kas atrodami daudzu virsmā eikariotu šūnas. Viņiem ir sarežģīta struktūra un mehānisms, kas ļauj viļņoties apļveida zīmējumā vai satvert visaptveroši.

Cilial darbību vienšūnas organismi izmanto kustībai un parasti šķidrumu kustībai, savukārt cilītes, kas nekustās, tiek izmantotas maņu ievadīšanai.

Cilia ir daudz līdzību ar flagellu ar to, ka tie ir mataini pagarinājumi no šūnas, kas izvirzīti caur šūnu plazmas membrāna.

Cilia atšķirības vs. flagelles ietver atrašanās vietu, kustību un garumu. Liels cilšu skaits parasti atrodas plašā šūnas virsmas laukumā, savukārt karodziņi ir vai nu vientuļnieki, vai arī to ir maz.

Cilia kustas kopā, koordinēti, bet flagellas pārvietojas neatkarīgi. Cilia parasti ir īsāka par flagellu.

Flagelles parasti atrodas vienā šūnas galā, un, lai arī tās var būt jutīgas pret temperatūru vai noteiktām vielām, tās galvenokārt izmanto šūnu kustībai. Cilia ir vairākas iespējamās maņu funkcijas, it īpaši, ja tā ir daļa no nervu šūnas, un viņi var nemaz nekustēties.

Cilia ir sastopama tikai eikariotos, bet flagellas ir sastopamas gan eikariotos, gan eukariotos prokariotu šūnas.

Cilia eikariotu šūnās ir sarežģīta cauruļveida struktūra, kas noslēgta plazmas membrānā. Kanāliņi sastāv no: lineāri polimēru proteīni veido deviņus ārējos mikrocaurules dubultus, kas simetriski izvietoti ap centrālo iekšējo kanāliņu pāri.

Iekšējais pāris ir divas atsevišķas kanāliņas, bet ārējiem deviņiem dubultiem ir kopīga kanāliņu siena.

Komplekti 9 + 2 mikrocaurules ir sakārtoti cilindriskā struktūrā, ko sauc par an aksonēma un ir piestiprināti pie šūnas cilija daļā, ko sauc par bazālais ķermenis vai kinetosoma. Savukārt bazālais ķermenis ir noenkurots šūnas membrānas citoplazmas pusē. Mikrotubulus savā vietā notur olbaltumvielu ieroči, spieķi un saites cilšu iekšpusē.

Šīs olbaltumvielu struktūras piešķir cilijām stingrību un ir svarīga viņu mobilitātes sistēmas sastāvdaļa.

The motora proteīnsdyneīns ir atrodams rokās un spieķos, kas savieno mikrotubulas, un tas virza ciliju kustību. Dineīna molekulas caur rokām un saitēm ir piestiprinātas pie viena no mikrotubuliem.

Viņi izmanto enerģiju no adenozīna trifosfāts (ATP) lai pārvietotu vienu no pārējiem mikrotubuliem uz augšu un uz leju. Mikrotuļļu mainīgā bīdāmā kustība rada lieces kustību.

Cilia ir divu veidu, bet katrs no tiem var pildīt vairākas cilian funkcijas. Atkarībā no viņu funkcijas viņiem ir dažādas īpašības un iespējas.

Visas cilijas ir vai nu kustīgas, vai nemotilas, tas nozīmē, ka tās var pārvietoties vai nē. Nemotilās cilijas tiek dēvētas arī par primārs cilija, un gandrīz katrā eikariotu šūnā ir vismaz viena. Kustīgās cilijas pārvietojas, taču to funkcijas ir dažādas, un tikai viens no tipiem ir lokomotīve, jo tās kustība pārvieto saistīto šūnu.

Dažādi veidi un funkcijas ir šādas:

• Primārā cilija, ķīmiskie sensori: Cilijas ir nekustīgas, taču tās nojauš tādu vielu kā olbaltumvielas klātbūtni un nosūta attiecīgus signālus tādām šūnām kā nieru šūnas.
• Primārā cilija, fiziskie sensori: Šo šūnu cilija ir jutīga pret pieskārienu un kustību. Šādas cilijas ir atbildīgas par skaņas noteikšanu iekšējā ausī.
• Primārā cilija,signalizēšana: Cilijas atklāj šūnu signālu, piemēram, Ezīša (Hh) signalizāciju, kas ir galvenais faktors zīdītāju šūnu un audu attīstībā.
• Kustīgā cilija,pārvietošanās: Cilijas ļauj šūnām pārvietoties, meklējot pārtiku un izvairoties no briesmām, īpaši vienšūnu organismos, piemēram, paramecium.
• Motila cilija, transportēšana: Cilia izmanto savu kustību, lai veicinātu šķidruma transportēšanu caur cauruli vai kanālu tāpat kā olvadā.
• Kustīgās cilijas, piesārņotāju noņemšana: Cilia ar savu kustību nodod piesārņojošās daļiņas un pārvieto tās uz ārpusi, piemēram, elpošanas sistēmas.

Cilijas, kas atrodamas lielākajā daļā šūnu, tiek izmantotas kā veids, kā mijiedarboties ar apkārtni un citām šūnām, izmantojot kustību vai sensorus līdzekļus. Dažādi cilšu veidi palīdz šūnām pildīt funkcijas, kuras citādi būtu grūti veikt.

Tā kā primārajām cilijām nav jāpārvietojas, to struktūra ir vienkāršāka nekā citām cilijām. Kustīgo ciliju 9 + 2 struktūras vietā tām trūkst divu centrālo mikrotubulu pāru, un tām ir 9 + 0 struktūra. Viņiem nav vajadzīgs dyneīna motora proteīns, un viņiem trūkst daudz roku, spieķu un saišu, kas saistīti ar ciliāru kustību.

Tā vietā viņu maņu spējas bieži rodas no nervu šūnu cilšu un to izmantošanas nervu signāls funkcijas, lai veiktu sensorus uzdevumus. Lielākajai daļai eikariotu šūnu ir vismaz viena no šīm primārajām vai nemotilajām cilijām.

Ja cilijas vai ar tām saistītās šūnas ir nepilnīgas vai to nav, to specializēto funkciju trūkums var izraisīt nopietnas slimības.

Piemēram, cilija uz nieru šūnas palīdz nieru darbībai, un problēmas ar šīm šūnām izraisa policistisku nieru slimību. Primārā cilija acīs palīdz šūnām atklāt gaismu, un defekti var izraisīt aklumu no slimības, ko sauc par pigmenta retinītu. Citas ciljas uz ožas neironiem ir atbildīgas par ožu.

Tādas specializētas funkcijas kā primārās cilijas veic visā ķermenī.

Šūnas ar kustīgu ciliju var izmantot cilšu kustības iespējas vairākos veidos. Viņu sākotnējais mērķis bija palīdzēt vienšūnu organismiem pārvietoties, un viņi joprojām spēlē šo lomu primitīvās dzīves formās, piemēram, ciliantos.

Kad attīstījās daudzšūnu organismi, šūnas ar cilijām vairs nebija vajadzīgas, lai pārvietotos organismā, un tās veica citus uzdevumus.

Ciliālajai kustībai ir vairākas īpašības, kas palīdz padarīt to kustību noderīgu. Viņi parasti koordinēti turp un atpakaļ pārspēj vairākas cilijas rindas, veidojot efektīvu transporta mehānismu.

Lielākajai daļai šūnu, kas iesaistītas transportēšanā, vienā no tām ir daudz ciliju, kas ļauj ātri pārvadāt ievērojamus apjomus. Kamēr šūnas tieši nepārvieto, tās var palīdzēt citu vielu kustībā.

Tipiski piemēri ir:

• Elpošanas sistēmas: Šūnas ar līdz 200 cilijas līnijām elpošanas sistēmā, piemēram, traheja. Viņu koordinētā viļņu kustība izved gļotas no elpošanas trakta, nesot tajā visas daļiņas vai netīrumus.
• Fallopijas caurules: Cilia sitieni olvadu sienās dzen olšūna pa tūbiņu dzemdē, kur tā piestiprinās un aug. Ja cilia ir bojāta, olšūna neietilpst dzemdē un ārpusdzemdes grūtniecība var izraisīt.
• Vidusauss: Atšķaidītas šūnas uz epitēlijs vidusauss palīdz dzirdes attīstībā. Šo kustīgo ciliju defektu rezultātā var rasties slimība, ko sauc vidusauss iekaisums un var izraisīt dzirdes zudumu.

Kustīgās cilijas atrodas daudzu ķermeņa daļu epitēlijā, un, lai arī to funkcija dažreiz nav labi izprotama, tām ir kritiska loma organisma attīstībā un šūnu procesos.

Viņu sarežģītā struktūra, sarežģītais iekšējais bīdāmais mehānisms un koordinētā kustība parāda šo kustību ir grūti realizējama bioloģiskā funkcija, un to darbības pārtraukums bieži izraisa organisma slimības.

Saistītais šūnu bioloģijas saturs:

• Šūnu cikls
• Signāla pārraide
• Šūnu dalīšanās
• Epitēlija šūnas