Cilia: Definícia, typy a funkcie

Cilia sú dlhé tubulárne organely nachádzajúce sa na povrchu mnohých eukaryotické bunky. Majú zložitú štruktúru a mechanizmus, ktorý im umožňuje vlniť sa v kruhovom vzore alebo snapovať spôsobom s bičom.

Ciliálne pôsobenie využívajú jednobunkové organizmy na pohyb a všeobecne na pohyb tekutín, zatiaľ čo mihalnice, ktoré sa nepohybujú, sa používajú na zmyslové vnímanie.

Cilia majú veľa podobností bičíky v tom, že sú to vlasové predĺženia z bunky, vyčnievajúce cez bunku plazmatická membrána.

Rozdiely mihalníc vs. bičíky zahŕňajú polohu, pohyb a dĺžku. Veľké množstvo mihalníc má tendenciu byť umiestnené na širokej ploche bunkového povrchu, zatiaľ čo bičíky sú buď solitérne alebo ich je málo.

Cilia sa pohybujú koordinovaným spôsobom, zatiaľ čo bičíky sa pohybujú nezávisle. Cilia bývajú kratšie ako bičíky.

Bičíky sa zvyčajne nachádzajú na jednom konci bunky, a hoci môžu byť citlivé na teplotu alebo určité látky, používajú sa hlavne na pohyb buniek. Cilia majú niekoľko možných zmyslových funkcií, najmä ak sú súčasťou nervové bunkya nemusia sa vôbec hýbať.

Cilia sa vyskytujú iba v eukaryotoch, zatiaľ čo bičíky sa vyskytujú v eukaryotických aj prokaryotické bunky.

Cilia v eukaryotických bunkách majú komplikáciu rúrkovitý štruktúra uzavretá v plazmatickej membráne. Tubuly sa skladajú z lineárne polymérne proteíny tvorením deviatich vonkajších mikrotubulov dubletov umiestnených symetricky okolo centrálneho páru vnútorných tubulov.

Vnútorný pár sú dva samostatné tubuly, zatiaľ čo každý z vonkajších deviatich dubletov má spoločnú stenu tubulu.

Sady 9 + 2 mikrotubuly sú usporiadané vo valcovitej štruktúre nazývanej axonéma a sú pripevnené k bunke v časti cilium nazývanej bazálne telo alebo kinetozóm. Bazálne telo je zase ukotvené k cytoplazmatickej strane bunkovej membrány. Mikrotubuly sú držané na mieste proteínovými ramenami, lúčmi a spojmi vo vnútri mihalníc.

Tieto proteínové štruktúry dodávajú mihalniciam ich tuhosť a sú dôležitou súčasťou ich pohybového systému.

The motorický proteíndyneín sa nachádza v ramenách a lúčoch spájajúcich mikrotubuly, a riadi pohyb mihalníc. Molekuly dyneínu sú pripojené k jednému z mikrotubulov cez ramená a odkazy.

Využívajú energiu z adenozíntrifosfát (ATP) pohybovať jedným z ďalších mikrotubulov hore a dole. Variabilný kĺzavý pohyb mikrotubulov vytvára ohybový pohyb.

Cilia sa vyskytujú v dvoch základných typoch, ale každý typ môže plniť niekoľko ciliárnych funkcií. V závislosti od svojej funkcie majú rôzne vlastnosti a schopnosti.

Všetky mihalnice sú pohyblivé alebo nepohyblivé, čo znamená, že sa môžu pohybovať alebo nie. Nepohyblivé mihalnice sa označujú aj ako primárny mihalnice, a takmer každá eukaryotická bunka má aspoň jednu. Pohybujúce sa mihalnice sa pohybujú, ale ich funkcie sú rôzne a iba jeden typ je lokomotívny v tom, že svojim pohybom posúva príslušnú bunku.

Existujú rôzne typy a funkcie:

• Primárne mihalnice, chemické senzory: Riasinky sú stacionárne, ale cítia prítomnosť látok, ako sú proteíny, a vysielajú príslušné signály do buniek, ako sú bunky obličiek.
• Primárne mihalnice, fyzické senzory: Riasinky týchto buniek sú citlivé na dotyk a pohyb. Takéto mihalnice sú zodpovedné za detekciu zvuku vo vnútornom uchu.
• Primárne mihalnice,signalizácia: Riasinky detekujú bunkovú signalizáciu, ako je napríklad signalizácia ježka (Hh), kľúčového faktora vo vývoji buniek a tkaniva cicavcov.
• Pohyblivé mihalnice,pohyb: Riasinky umožňujú bunkám pohybovať sa pri hľadaní potravy a vyhnúť sa nebezpečenstvu, najmä v jednobunkových organizmoch, ako je paramecium.
• Pohyblivé mihalnice, preprava: Cilia svojim pohybom podporuje transport tekutiny cez hadičku alebo kanálik ako vo vajcovode.
• Pohyblivé mihalnice, odstraňovanie kontaminantov: Cilia svojim pohybom rozdáva kontaminujúce častice a presúva ich smerom von, napríklad v dýchací systém.

Riasinky nachádzajúce sa na väčšine buniek sa používajú ako spôsob interakcie s okolím a inými bunkami, či už pohybom alebo zmyslovými prostriedkami. Rôzne typy mihalníc pomáhajú bunkám plniť funkcie, ktoré by inak mali problémy s vykonávaním.

Pretože primárne mihalnice sa nemusia hýbať, ich štruktúra je jednoduchšia ako u iných mihalníc. Namiesto štruktúry pohyblivých rias 9 + 2 im chýbajú dva centrálne páry mikrotubulov a majú štruktúru 9 + 0. Nepotrebujú dyneínový motorický proteín a chýba im veľa ramien, lúčov a väzieb spojených s ciliálnym pohybom.

Namiesto toho ich senzorické schopnosti často pochádzajú z mihalníc nervových buniek a z používania nervová signalizácia svoje zmyslové úlohy. Väčšina eukaryotických buniek má aspoň jednu z týchto primárnych alebo nepohyblivých mihalníc.

Ak sú mihalnice alebo bunky s nimi spojené, chybné alebo chýbajú, nedostatok ich špecializovaných funkcií môže mať za následok vážne choroby.

Napríklad riasinky na obličkové bunky napomáhajú funkcii obličiek a problémy s týmito bunkami spôsobujú polycystické ochorenie obličiek. Primárne mihalnice v očiach pomáhajú bunkám detekovať svetlo a chyby môžu spôsobiť slepotu z choroby nazývanej retinitis pigmentosa. Za čuch sú zodpovedné ďalšie mihalnice na čuchových neurónoch.

Špecializované funkcie, ako sú tieto, vykonáva primárna mihalnica v tele.

Bunky s pohyblivými mihalnicami môžu využívať pohybové schopnosti svojich mihalníc niekoľkými spôsobmi. Ich pôvodným účelom bolo pomôcť jednobunkovým organizmom pri pohybe a túto úlohu stále zohrávajú v primitívnych formách života, ako sú napríklad nálevníci.

Keď sa vyvinuli mnohobunkové organizmy, bunky s riasinkami už neboli potrebné na pohyb organizmu a začali vykonávať ďalšie úlohy.

Ciliálny pohyb má niekoľko charakteristík, vďaka ktorým je ich pohyb užitočný. Spravidla bijú koordinovaným spôsobom tam a späť cez niekoľko radov mihalníc, čo vytvára efektívny transportný mechanizmus.

Väčšina buniek zapojených do transportu má na jednom zo svojich povrchov veľké množstvo mihalníc, čo umožňuje rýchly transport významných objemov. Aj keď bunky nepohybujú priamo, môžu pomôcť s pohybom ďalších látok.

Typické príklady sú:

• Dýchací systém: Bunky až s 200 riasinkami lemujú časti dýchacieho systému, ako je priedušnica. Ich koordinovaný pohyb vĺn transportuje hlien z dýchacích ciest a prináša so sebou akékoľvek častice alebo nečistoty.
• Vajcovody: Tepovanie mihalníc v stenách vajíčkovodov poháňa vajíčko trubičkou do maternice, kde sa pripevní a rastie. Ak sú mihalnice chybné, vajíčko nevstupuje do maternice a mimomaternicové tehotenstvo môže vyústiť.
• Stredné ucho: Riasinkové bunky na epitel stredného ucha pomáhajú s vývojom sluchu. Poruchy týchto pohyblivých mihalníc môžu mať za následok ochorenie tzv zápal stredného ucha a môže viesť k strate sluchu.

Pohyblivé mihalnice sa nachádzajú na epiteli mnohých častí tela, a hoci ich funkcia niekedy nie je dobre pochopená, zaujímajú rozhodujúcu úlohu pri vývoji organizmu a bunkových procesoch.

Ich zložitá štruktúra, komplikovaný vnútorný posuvný mechanizmus a ich koordinovaný pohyb tento pohyb demonštrujú je ťažko realizovateľná biologická funkcia a porucha ich činnosti vedie často k ochoreniu organizmu.

Súvisiaci obsah bunkovej biológie:

• Bunkový cyklus
• Prenos signálu
• Bunkové delenie
• Bunky epitelu