Cilia: Definisjon, typer og funksjon

Cilia er lange, rørformede organeller som finnes på overflaten til mange eukaryote celler. De har en kompleks struktur og en mekanisme som lar dem bølge i et sirkulært mønster eller knipse på en piskelignende måte.

Cilial handling brukes av encellede organismer for bevegelse og generelt for å flytte væsker, mens cilia som ikke beveger seg, brukes til sensorisk inngang.

Cilia har mange likheter med flagella ved at de er hårlignende forlengelser fra en celle, som stikker ut gjennom cellen plasmamembran.

Forskjeller av cilia vs. flagella inkluderer plassering, bevegelse og lengde. Et stort antall flimmerhår har en tendens til å være plassert over et bredt område av celleoverflaten mens flageller enten er ensomme eller få.

Cilia beveger seg sammen, på en koordinert måte, mens flagella beveger seg uavhengig. Cilia pleier å være kortere enn flageller.

Flagella finnes vanligvis i den ene enden av cellen, og selv om de kan være følsomme for temperatur eller visse stoffer, brukes de hovedsakelig til cellebevegelse. Cilia har flere mulige sensoriske funksjoner, spesielt når de er en del av

Cilia finnes bare i eukaryoter mens flagella finnes i både eukaryote og prokaryote celler.

Cilia i eukaryote celler har en komplisert rørformet struktur innesluttet i en plasmamembran. Tubuli er sammensatt av lineære polymerproteiner som utgjør ni ytre mikrotubuli-dubletter plassert symmetrisk rundt et sentralt par indre rør.

Det indre paret er to separate rør, mens de ytre ni dublettene deler en felles rørvegg.

Settene med 9 + 2 mikrorør er anordnet i en sylindrisk struktur kalt en axoneme og er festet til cellen på en del av cilium som kalles basal kropp eller kinetosom. Basallegemet er i sin tur forankret til den cytoplasmatiske siden av cellemembranen. Mikrotubuli holdes på plass av proteinarmer, eiker og lenker inne i cilia.

Disse proteinstrukturene gir flimmerhårene deres stivhet og er en viktig del av deres mobilitetssystem.

De motorproteindynein finnes i armene og eikene som forbinder mikrorør, og det driver bevegelsen av flimmerhårene. Dyneinmolekylene er festet til en av mikrotubuli gjennom armene og leddene.

De bruker energi fra adenosintrifosfat (ATP) å flytte en av de andre mikrorørene opp og ned. Den variable glidebevegelsen til mikrorørene gir en bøyende bevegelse.

Cilia finnes i to grunnleggende typer, men hver type kan oppfylle flere cilialfunksjoner. Avhengig av funksjonen har de forskjellige egenskaper og evner.

Alle flimmerhårene er enten bevegelige eller ikke-bevegelige, noe som betyr at de kan bevege seg eller ikke. Ikke-bevegelige flimmerhår blir også referert til som hoved cilia, og nesten alle eukaryote celler har minst en. Motile cilia beveger seg, men funksjonene deres er varierte, og bare en type er lokomotiv ved at bevegelsen beveger den tilhørende cellen.

De forskjellige typene og funksjonene er som følger:

• Primære flimmerhår, kjemiske sensorer: Flimmerhårene er stasjonære, men de fornemmer tilstedeværelsen av stoffer som proteiner og sender tilsvarende signaler til celler som nyreceller.
• Primære flimmerhår, fysiske sensorer: Ciliaene til disse cellene er følsomme for berøring og bevegelse. Slike flimmerhår er ansvarlige for å oppdage lyd i det indre øret.
• Primær flimmerhår,signalisering: Cilia oppdager cellesignalering som Hedgehog (Hh) signalering, en nøkkelfaktor i utviklingen av pattedyrceller og vev.
• Bevegelige flimmerhår,bevegelse: Ciliaene tillater celler å bevege seg på jakt etter mat og unngå fare, spesielt i encellede organismer som paramecium.
• Motile cilia, transport: Cilia bruker bevegelsen for å fremme transport av væske gjennom et rør eller en kanal som i eggledningen.
• Motile cilia, fjerning av forurensning: Cilia bruker bevegelsen til å avlevere forurensende partikler og flytte dem til utsiden, for eksempel i luftveiene.

Ciliaene som finnes på de fleste celler, brukes som en måte å samhandle med omgivelsene og med andre celler, enten ved bevegelse eller sensoriske midler. De forskjellige typene av flimmerhår hjelper celler med å utføre funksjoner de ellers ville hatt problemer med å utføre.

Siden primære flimmerhår ikke trenger å bevege seg, er strukturen deres enklere enn for andre flimmerhår. I stedet for 9 + 2-strukturen til bevegelige flimmerhår, mangler de de to sentrale parene av mikrotubuli og har en 9 + 0-struktur. De trenger ikke dyneinmotorproteinet, og de mangler mange av armene, eikene og koblingene forbundet med cilial bevegelse.

I stedet kommer deres sensoriske evner ofte fra å være nervecellecilia og bruke nervesignalering funksjoner for å utføre sine sensoriske oppgaver. De fleste eukaryote celler har minst en av disse primære eller ikke-bevegelige flimmerhårene.

Hvis cilia eller cellene som er forbundet med dem, er defekte eller fraværende, kan mangelen på deres spesialfunksjoner føre til alvorlige sykdommer.

For eksempel cilia på nyreceller hjelper nyrefunksjonen, og problemer med disse cellene forårsaker polycystisk nyresykdom. Primære cilia i øynene hjelper celler med å oppdage lys, og defekter kan forårsake blindhet fra en sykdom som kalles retinitis pigmentosa. Andre flimmerhår på luktneuroner er ansvarlige for luktesansen.

Spesialiserte funksjoner som disse utføres av primære cilia i hele kroppen.

Celler med bevegelige flimmerhår kan bruke bevegelsesevnen til flimmerhårene på flere måter. Deres opprinnelige formål var å hjelpe encellede organismer med å bevege seg, og de spiller fortsatt denne rollen i primitive livsformer som ciliater.

Da flercellede organismer utviklet seg, var det ikke lenger behov for celler med cilia for bevegelse av organismer og tok på seg andre oppgaver.

Cilial bevegelse har flere egenskaper som hjelper til med å gjøre bevegelsen nyttig. De slår vanligvis på en koordinert frem og tilbake måte over flere rader av cilia, og utgjør en effektiv transportmekanisme.

De fleste celler involvert i transport har et stort antall flimmerhår på en av overflatene, noe som muliggjør rask transport av betydelige volumer. Selv om de ikke beveger cellene direkte, kan de hjelpe til med bevegelsen av andre stoffer.

Typiske eksempler er:

• Luftveiene: Celler med opptil 200 flimmerdeler i luftveiene, som luftrøret. Deres koordinerte bølgebevegelse transporterer slim ut av luftveiene og bringer partikler eller smuss med seg.
• Eggleder: Slå av cilia i veggene til egglederne driver ovum ned i røret inn i livmoren der den festes og vokser. Hvis flimmerhårene er defekte, kommer ikke egget inn i livmoren og en svangerskap utenfor livmoren kan resultere.
• Mellomøret: Ciliated celler på epitel av mellomøret hjelp til hørselsutvikling. Mangler i disse bevegelige flimmerhårene kan føre til en sykdom som kalles otitis media og kan føre til hørselstap.

Motile cilia finnes på epitelet i mange deler av kroppen, og selv om deres funksjon noen ganger ikke er godt forstått, antar de kritiske roller i organismeutvikling og celleprosesser.

Deres komplekse struktur, den kompliserte interne glidemekanismen og deres koordinerte bevegelse demonstrerer den bevegelsen er en vanskelig biologisk funksjon å realisere, og en sammenbrudd i driften resulterer ofte i sykdommer for organismen.

Relatert cellebiologi innhold:

• Cellesyklus
• Signaltransduksjon
• Celledeling
• Epitelceller