trilhaar zijn lange, buisvormige organellen die op het oppervlak van veel eukaryotische cellen. Ze hebben een complexe structuur en een mechanisme waardoor ze in een cirkelvormig patroon kunnen zwaaien of op een zweepachtige manier kunnen klikken.
Ciliale actie wordt gebruikt door eencellige organismen voor voortbeweging en in het algemeen voor bewegende vloeistoffen, terwijl trilhaartjes die niet bewegen worden gebruikt voor sensorische input.
Cilia versus Flagella
Cilia hebben veel overeenkomsten met flagella in die zin dat het haarachtige verlengingen zijn van een cel, die door de cel uitsteken plasma membraan.
Verschillen tussen trilhaartjes vs. flagella omvatten locatie, beweging en lengte. Een groot aantal trilharen heeft de neiging zich over een groot deel van het celoppervlak te bevinden, terwijl flagella ofwel solitair of klein in aantal zijn.
Cilia bewegen samen, op een gecoördineerde manier, terwijl flagellen onafhankelijk bewegen. Cilia zijn meestal korter dan flagella.
Flagella bevinden zich meestal aan het ene uiteinde van de cel en hoewel ze gevoelig kunnen zijn voor temperatuur of bepaalde stoffen, worden ze voornamelijk gebruikt voor celbeweging. Cilia hebben verschillende mogelijke sensorische functies, vooral wanneer ze deel uitmaken van
Cilia worden alleen gevonden in eukaryoten, terwijl flagella zowel in eukaryote als in prokaryotische cellen.
De structuur van eukaryote cilia
Cilia in eukaryote cellen hebben een gecompliceerde buisvormig structuur ingesloten in een plasmamembraan. De tubuli zijn samengesteld uit: lineaire polymeer eiwitten die negen buitenste microtubuli-doubletten vormen die symmetrisch rond een centraal paar binnenste tubuli zijn geplaatst.
Het binnenste paar zijn twee afzonderlijke tubuli, terwijl de buitenste negen doubletten elk een gemeenschappelijke tubuluswand delen.
de sets van 9 + 2 microtubuli zijn gerangschikt in een cilindrische structuur genaamd an axoneem en zijn bevestigd aan de cel in een deel van de cilium genaamd de basaal lichaam of kinetosoom. Het basale lichaam is op zijn beurt verankerd aan de cytoplasmatische zijde van het celmembraan. De microtubuli worden op hun plaats gehouden door eiwitarmen, spaken en schakels in de trilhaartjes.
Deze eiwitstructuren geven de trilhaartjes hun stijfheid en zijn een belangrijk onderdeel van hun mobiliteitssysteem.
De motor eiwitdynein is te vinden in de armen en spaken die de microtubulien het drijft de beweging van de trilharen aan. De dyneïne-moleculen zijn via de armen en schakels aan een van de microtubuli bevestigd.
Ze gebruiken energie van adenosinetrifosfaat (ATP) om een van de andere microtubuli op en neer te bewegen. De variabele schuifbeweging van de microtubuli zorgt voor een buigbeweging.
De verschillende typen en cilia-functie
Cilia zijn er in twee basistypen, maar elk type kan verschillende ciliale functies vervullen. Afhankelijk van hun functie hebben ze verschillende kenmerken en mogelijkheden.
Alle trilhaartjes zijn beweeglijk of niet-beweeglijk, wat betekent dat ze kunnen bewegen of niet. Niet-beweeglijke trilhaartjes worden ook wel genoemd: primair cilia, en bijna elke eukaryote cel heeft er minstens één. Beweeglijke trilharen bewegen, maar hun functies zijn gevarieerd, en slechts één type is locomotief in die zin dat de beweging de bijbehorende cel beweegt.
De verschillende typen en functies zijn als volgt:
- Primaire trilhaartjes, chemische sensoren: De trilhaartjes zijn stationair, maar ze voelen de aanwezigheid van stoffen zoals eiwitten en sturen overeenkomstige signalen naar cellen zoals niercellen.
- Primaire trilharen, fysieke sensoren: De trilharen van deze cellen zijn gevoelig voor aanraking en beweging. Dergelijke trilhaartjes zijn verantwoordelijk voor het detecteren van geluid in het binnenoor.
- primaire trilharen,signalering: De trilharen detecteren celsignalering zoals Hedgehog (Hh) -signalering, een sleutelfactor in de ontwikkeling van zoogdiercellen en weefsel.
- beweeglijke trilhaartjes,voortbeweging: De trilharen zorgen ervoor dat cellen kunnen bewegen op zoek naar voedsel en om gevaar te vermijden, vooral in eencellige organismen zoals het paramecium.
- Beweeglijke trilhaartjes, transport: Cilia gebruiken hun beweging om het transport van vloeistof door een buis of kanaal te bevorderen, zoals in de eileider.
- Beweeglijke trilhaartjes, verwijdering van verontreinigingen: Cilia gebruiken hun beweging om verontreinigende deeltjes af te geven en naar buiten te verplaatsen, zoals in de ademhalingssysteem.
De trilharen die op de meeste cellen worden aangetroffen, worden gebruikt als een manier om te communiceren met de omgeving en met andere cellen, hetzij door beweging of sensorische middelen. De verschillende soorten trilhaartjes helpen cellen om functies te vervullen die ze anders moeilijk zouden kunnen uitvoeren.
Primaire trilharen voeren gespecialiseerde functies uit
Omdat primaire trilharen niet hoeven te bewegen, is hun structuur eenvoudiger dan die van andere trilharen. In plaats van de 9 + 2-structuur van beweeglijke trilhaartjes, missen ze de twee centrale paren microtubuli en hebben ze een 9 + 0-structuur. Ze hebben het dyneïne-motoreiwit niet nodig en ze missen veel van de armen, spaken en schakels die verband houden met ciliale beweging.
In plaats daarvan komen hun sensorische vermogens vaak voort uit het zijn van zenuwcelcilia en het gebruik van zenuw signalering functies om hun zintuiglijke taken uit te voeren. De meeste eukaryote cellen hebben ten minste één van deze primaire of niet-beweeglijke trilhaartjes.
Als trilhaartjes of de cellen die ermee verbonden zijn defect of afwezig zijn, kan het ontbreken van hun gespecialiseerde functies leiden tot ernstige ziekten.
Bijvoorbeeld trilhaartjes op niercellen helpen de nierfunctie, en problemen met deze cellen veroorzaken polycysteuze nierziekte. Primaire trilhaartjes in de ogen helpen cellen om licht te detecteren, en defecten kunnen blindheid veroorzaken door een ziekte die retinitis pigmentosa wordt genoemd. Andere trilhaartjes op reukneuronen zijn verantwoordelijk voor de reukzin.
Gespecialiseerde functies zoals deze worden uitgevoerd door primaire trilharen door het hele lichaam.
Beweeglijke trilharen gebruiken beweging voor verschillende doeleinden
Cellen met beweeglijke trilhaartjes kunnen de bewegingsmogelijkheden van hun trilhaartjes op verschillende manieren gebruiken. Hun oorspronkelijke doel was om eencellige organismen te helpen bewegen, en ze spelen deze rol nog steeds in primitieve levensvormen zoals ciliaten.
Toen meercellige organismen evolueerden, waren cellen met trilharen niet langer nodig voor de voortbeweging van organismen en namen ze andere taken op zich.
Ciliale beweging heeft verschillende kenmerken die helpen hun beweging nuttig te maken. Ze slaan meestal op een gecoördineerde manier heen en weer over verschillende rijen trilhaartjes, wat een efficiënt transportmechanisme vormt.
De meeste cellen die betrokken zijn bij transport hebben een groot aantal trilhaartjes op een van hun oppervlakken, waardoor snel transport van aanzienlijke volumes mogelijk is. Hoewel ze de cellen niet rechtstreeks verplaatsen, kunnen ze helpen bij de beweging van andere stoffen.
Typische voorbeelden zijn:
- Ademhalingssysteem: Cellen met maximaal 200 trilharen lijn delen van het ademhalingssysteem zoals de luchtpijp. Hun gecoördineerde golfbeweging transporteert slijm uit de luchtwegen en brengt eventuele deeltjes of vuil mee.
- Eileiders: Het kloppen van trilhaartjes in de wanden van de eileiders stuwt de eicel door de buis in de baarmoeder, waar het vast komt te zitten en groeit. Als de trilhaartjes defect zijn, komt de eicel niet in de baarmoeder en buitenbaarmoederlijke zwangerschap kan leiden.
- Middenoor: Ciliated cellen op de epitheel van het middenoor helpen bij de gehoorontwikkeling. Defecten in deze beweeglijke trilhaartjes kunnen leiden tot een ziekte genaamd middenoorontsteking en kan leiden tot gehoorverlies.
Beweeglijke trilhaartjes worden aangetroffen op het epitheel van veel delen van het lichaam, en hoewel hun functie soms niet goed wordt begrepen, nemen ze een cruciale rol in de ontwikkeling van organismen en celprocessen op zich.
Hun complexe structuur, het gecompliceerde interne schuifmechanisme en hun gecoördineerde beweging tonen aan dat beweging is een moeilijke biologische functie om te realiseren, en een storing in hun werking leidt vaak tot ziekte voor het organisme.
Gerelateerde celbiologische inhoud:
- Celcyclus
- Signaaltransductie
- Celverdeling
- epitheelcellen