Cilia: Opredelitev, vrste in funkcije

Cilia so dolge cevaste organele, ki jih najdemo na površini mnogih evkariontske celice. Imajo zapleteno strukturo in mehanizem, ki jim omogoča, da mahajo v krožnem vzorcu ali zaskočijo na bič.

Cilialno delovanje enocelični organizmi uporabljajo za gibanje in na splošno za gibanje tekočin, medtem ko se trepalnice, ki se ne premikajo, uporabljajo za senzorični vnos.

Cilia ima veliko podobnosti z bičkov v tem, da gre za las podobne podaljške iz celice, ki štrlijo skozi celico plazemska membrana.

Razlike cilij vs. bičevalci vključujejo lokacijo, gibanje in dolžino. Veliko število trepalnic se nahaja na širokem območju celične površine, medtem ko so bičevi samotni ali pa jih je malo.

Cilia se gibljeta skupaj, usklajeno, medtem ko se bičevi premikajo samostojno. Cilia je ponavadi krajša od bičkov.

Bičevi so običajno na enem koncu celice in čeprav so lahko občutljivi na temperaturo ali nekatere snovi, se v glavnem uporabljajo za gibanje celic. Cilia ima več možnih senzoričnih funkcij, zlasti kadar je del živčne celice, in se morda sploh ne bodo premikali.

Cilia najdemo le v evkariontih, medtem ko so bičkarji v evkariontih in prokariontske celice.

Cilia v evkariontskih celicah ima zapleteno cevasto struktura, zaprta v plazemski membrani. Cevčice so sestavljene iz linearni polimerni proteini tvori devet zunanjih dvojčkov mikrotubulov, nameščenih simetrično okoli osrednjega para notranjih tubulov.

Notranji par sta dva ločena tubula, zunanji devet dubletov pa ima skupno steno tubulov.

Kompleti 9 + 2 mikrotubuli so razporejeni v valjasto strukturo, imenovano aksonem in so pritrjeni na celico na delu cilija, imenovanem bazalno telo ali kinetosom. Bazalno telo je nato pritrjeno na citoplazemsko stran celične membrane. Mikrotubule držijo proteinske roke, napere in povezave znotraj trepalnic.

Te proteinske strukture dajejo trepalnicam togost in so pomemben del njihovega sistema gibljivosti.

The motorični proteindinein najdemo v rokah in naperah, ki povezujejo mikrotubule, in poganja gibanje trepalnic. Molekule dinineina so pritrjene na eno od mikrotubulov skozi roke in povezave.

Uporabljajo energijo iz adenozin trifosfat (ATP) za premikanje ene od drugih mikrotubulov gor in dol. Spremenljivo drsno gibanje mikrotubulov povzroča upogibno gibanje.

Cilia obstajata v dveh osnovnih vrstah, vendar lahko vsaka vrsta opravlja več cilialnih funkcij. Glede na svojo funkcijo imajo različne značilnosti in zmogljivosti.

Vse trepalnice so bodisi gibljive bodisi nemotilne, kar pomeni, da se lahko premikajo ali ne. Nemotilne trepalnice se imenujejo tudi primarni trepalnice in skoraj vsaka evkariontska celica ima vsaj eno. Gibljive trepalnice se premikajo, vendar so njihove funkcije različne in samo ena vrsta je lokomotiva, saj njeno gibanje premika pripadajočo celico.

Različne vrste in funkcije so naslednje:

• Primarne trepalnice, kemični senzorji: Trepalnice mirujejo, vendar zaznajo prisotnost snovi, kot so beljakovine, in pošljejo ustrezne signale celicam, kot so ledvične celice.
• Primarne trepalnice, fizični senzorji: Trepalnice teh celic so občutljive na dotik in gibanje. Takšne trepalnice so odgovorne za zaznavanje zvoka v notranjem ušesu.
• Primarne trepalnice,signalizacija: Trepalnice zaznajo celično signalizacijo, kot je signalizacija Hedgehog (Hh), ki je ključni dejavnik pri razvoju celic in tkiva sesalcev.
• Gibljive trepalnice,lokomotiva: Trepalnice celicam omogočajo gibanje v iskanju hrane in izogibanju nevarnosti, zlasti v enoceličnih organizmih, kot je paramecij.
• Gibljive trepalnice, prevoz: Cilia s svojim gibanjem spodbujajo transport tekočine skozi cev ali kanal kot v jajčniku.
• Premične trepalnice, odstranjevanje nečistoč: Cilia s svojim gibanjem odstrani onesnažujoče delce in jih premakne navzven, na primer v dihalni sistem.

Trepalnice, ki jih najdemo v večini celic, se uporabljajo kot način interakcije z okolico in drugimi celicami, bodisi s pomočjo gibanja ali čutil. Različne vrste trepalnic pomagajo celicam izpolniti funkcije, ki bi jih sicer imeli pri izvajanju.

Ker se primarnim trepalnicam ni treba premikati, je njihova struktura enostavnejša od struktur drugih. Namesto strukture 9 + 2 gibljivih trepalnic jim primanjkuje dveh osrednjih parov mikrotubulov in imajo strukturo 9 + 0. Ne potrebujejo motoričnega proteina dynein in jim primanjkuje veliko rok, napere in povezav, povezanih s cilialnim gibanjem.

Namesto tega njihove senzorične sposobnosti pogosto izvirajo iz tega, da so živčne celice in jih uporabljajo živčna signalizacija funkcije za izvajanje svojih senzoričnih nalog. Večina evkariontskih celic ima vsaj eno od teh primarnih ali nemotilnih cilij.

Če so trepalnice ali z njimi povezane celice okvarjene ali jih ni, lahko pomanjkanje njihovih specializiranih funkcij povzroči resne bolezni.

Na primer, trepalnice na ledvične celice pomagajo pri delovanju ledvic, težave s temi celicami pa povzročajo policistično ledvično bolezen. Primarne trepalnice v očeh pomagajo celicam zaznati svetlobo, napake pa lahko povzročijo slepoto zaradi bolezni, imenovane pigmentni retinitis. Druge trepalnice na vohalnih nevronih so odgovorne za voh.

Takšne specializirane funkcije primarne trepalnice izvajajo po telesu.

Celice z gibljivimi cilijami lahko na več načinov uporabljajo gibalne sposobnosti svojih trepalnic. Njihov prvotni namen je bil pomagati enoceličnim organizmom pri premikanju in to vlogo še vedno igrajo v primitivnih oblikah življenja, kot so trepalnice.

Ko so se razvili večcelični organizmi, celice s trepalnicami niso več bile potrebne za gibanje organizmov in so prevzele druge naloge.

Cilialno gibanje ima več značilnosti, ki pomagajo, da je njihovo gibanje koristno. Običajno bijejo usklajeno naprej in nazaj v več vrstah trepalnic, kar tvori učinkovit transportni mehanizem.

Večina celic, ki sodelujejo pri transportu, ima na eni od svojih površin veliko število trepalnic, kar omogoča hiter transport pomembnih količin. Čeprav celic ne premikajo neposredno, lahko pomagajo pri gibanju drugih snovi.

Tipični primeri so:

• Dihalni sistem: Celice z do 200 trepalnicami delijo dihalni sistem, kot je sapnik. Njihovo usklajeno gibanje valov prenaša sluz iz dihalnih poti in s tem prinaša delce ali umazanijo.
• Jajčne cevi: Utripanje trepalnic v stenah jajcevodov poganja jajčna celica po cevki v maternico, kjer se pritrdi in raste. Če so trepalnice okvarjene, jajčna celica ne pride v maternico in an zunajmaternične nosečnosti lahko povzroči.
• Srednje uho: Ciliated celice na epitelij srednjega ušesa pomoč pri razvoju sluha. Napake teh gibljivih cilij lahko povzročijo bolezen, imenovano vnetje srednjega ušesa in lahko povzroči izgubo sluha.

Gibljive trepalnice najdemo na epiteliju številnih delov telesa in čeprav njihova funkcija včasih ni dobro razumljena, prevzamejo kritično vlogo pri razvoju organizma in celičnih procesih.

Njihova zapletena struktura, zapleten notranji drsni mehanizem in usklajeno gibanje dokazujejo to gibanje je težko uresničiti biološko funkcijo in razčlenitev njihovega delovanja pogosto povzroči bolezni organizma.

Vsebina sorodne celične biologije:

• Celični cikel
• Prenos signala
• Delitev celic
• Epitelne celice