Cilia: Definition, typer och funktion

Cilia är långa, rörformade organeller som finns på ytan hos många eukaryota celler. De har en komplex struktur och en mekanism som gör att de kan vinka i ett cirkulärt mönster eller snäppa på ett piskliknande sätt.

Cilial verkan används av encelliga organismer för rörelse och i allmänhet för rörliga vätskor, medan cilier som inte rör sig används för sensorisk inmatning.

Cilia har många likheter med flagella genom att de är hårliknande förlängningar från en cell som sticker ut genom cellen plasmamembran.

Skillnader i cilia vs. flageller inkluderar plats, rörelse och längd. Ett stort antal cilier tenderar att vara placerade över ett brett område av cellytan medan flageller är antingen ensamma eller få.

Cilia rör sig tillsammans, på ett samordnat sätt, medan flageller rör sig självständigt. Cilia tenderar att vara kortare än flageller.

Flagella finns vanligtvis i ena änden av cellen, och även om de kan vara känsliga för temperatur eller vissa ämnen används de främst för cellrörelser. Cilia har flera möjliga sensoriska funktioner, särskilt när de är en del av

Cilia finns bara i eukaryoter medan flagella finns i både eukaryota och prokaryota celler.

Cilia i eukaryota celler har en komplicerad rörformig struktur innesluten i ett plasmamembran. Tubuli består av linjära polymerproteiner som utgör nio yttre mikrotubuli-dubbletter placerade symmetriskt runt ett centralt par inre rör.

Det inre paret är två separata rör, medan de yttre nio dubbletterna delar en gemensam rörvägg.

Uppsättningarna av 9 + 2 mikrotubuli är anordnade i en cylindrisk struktur som kallas en axoneme och är fästa vid cellen vid en del av cilium som kallas basal kropp eller kinetosom. Baskroppen är i sin tur förankrad på den cytoplasmiska sidan av cellmembranet. Mikrotubuli hålls på plats av proteinarmar, ekrar och länkar inuti cilierna.

Dessa proteinstrukturer ger cilierna sin styvhet och är en viktig del av deras mobilitetssystem.

De motorproteindynein finns i armarna och ekrarna som länkar mikrotubuli, och det driver rörelsen hos cilierna. Dyneinmolekylerna är bundna till en av mikrotubuli genom armarna och länkarna.

De använder energi från adenosintrifosfat (ATP) för att flytta en av de andra mikrotubuli upp och ner. Den rörliga glidrörelsen hos mikrotubuli ger en böjningsrörelse.

Cilia finns i två bastyper, men varje typ kan uppfylla flera cilialfunktioner. Beroende på deras funktion har de olika egenskaper och möjligheter.

Alla cilier är antingen rörliga eller icke-rörliga, vilket betyder att de kan röra sig eller inte. Icke-rörliga cilier kallas också primär cilia, och nästan alla eukaryota celler har minst en. Motila cilia rör sig, men deras funktioner är varierade, och endast en typ är lok genom att dess rörelse rör den associerade cellen.

De olika typerna och funktionerna är följande:

• Primära cilier, kemiska sensorer: Cilierna är stationära, men de känner av närvaron av ämnen som proteiner och skickar motsvarande signaler till celler som njurceller.
• Primära cilier, fysiska sensorer: Cilierna i dessa celler är känsliga för beröring och rörelse. Sådana cilia är ansvariga för att detektera ljud i innerörat.
• Primär cilia,signal: Cilierna detekterar cellsignalering såsom Hedgehog (Hh) -signalering, en nyckelfaktor i utvecklingen av däggdjursceller och vävnad.
• Rörliga cilia,förflyttning: Cilierna tillåter celler att röra sig på jakt efter mat och undvika fara, särskilt i encelliga organismer som paramecium.
• Rörliga cilia, transport: Cilia använder sin rörelse för att främja transport av vätska genom ett rör eller en kanal som i äggledaren.
• Motila cilier, avlägsnande av föroreningar: Cilia använder sin rörelse för att lämna ut förorenande partiklar och flytta dem till utsidan, som i Andningssystem.

De cilier som finns på de flesta celler används som ett sätt att interagera med omgivningen och med andra celler, vare sig genom rörelse eller sensoriska medel. De olika typerna av cilier hjälper celler att utföra funktioner som de annars skulle ha problem med att utföra.

Eftersom primära cilier inte behöver röra sig är strukturen enklare än hos andra cilia. Istället för 9 + 2-strukturen hos rörliga cilier saknar de de två centrala paren av mikrotubuli och har en 9 + 0-struktur. De behöver inte det dyneinmotoriska proteinet och de saknar många armar, ekrar och länkar associerade med cilial rörelse.

Istället kommer deras sensoriska förmåga ofta från att vara nervcellscilier och använda nervsignalering funktioner för att utföra sina sensoriska uppgifter. De flesta eukaryota celler har minst en av dessa primära eller icke-rörliga cilier.

Om cilia eller cellerna som är associerade med dem är defekta eller frånvarande kan bristen på deras specialfunktioner leda till allvarliga sjukdomar.

Till exempel cilia on njurceller hjälper njurfunktion, och problem med dessa celler orsakar polycystisk njursjukdom. Primära cilier i ögonen hjälper celler att upptäcka ljus och defekter kan orsaka blindhet från en sjukdom som kallas retinitis pigmentosa. Andra cilier på luktneuroner är ansvariga för luktsansen.

Specialiserade funktioner som dessa utförs av primära cilier i hela kroppen.

Celler med rörliga cilier kan använda sina cilias rörelsefunktioner på flera sätt. Deras ursprungliga syfte var att hjälpa encelliga organismer att röra sig, och de spelar fortfarande denna roll i primitiva livsformer som ciliater.

När flercelliga organismer utvecklades behövdes celler med cilia inte längre för organismens rörelse och tog andra uppgifter.

Cilial rörelse har flera egenskaper som hjälper till att göra deras rörelse användbar. De slår vanligtvis på ett samordnat fram och tillbaka-sätt över flera rader av cilier, vilket utgör en effektiv transportmekanism.

De flesta celler som är involverade i transport har ett stort antal cilier på en av ytorna, vilket möjliggör snabb transport av betydande volymer. Även om cellerna inte rör sig direkt kan de hjälpa till med rörelse av andra ämnen.

Typiska exempel är:

• Andningssystem: Celler med upp till 200 cilier i delar av andningsorganen, såsom luftstrupen. Deras samordnade vågrörelse transporterar slem ut ur luftvägarna och för med sig partiklar eller smuts.
• Äggledare: Slå av cilia i äggledarnas väggar driver ovum ner röret in i livmodern där det fastnar och växer. Om cilia är defekt, kommer ägget inte in i livmodern och en ektopisk graviditet kan resultera.
• Mellan öra: Cilierade celler på epitel av mellanörat hjälp med hörselutveckling. Defekter i dessa rörliga cilier kan resultera i en sjukdom som kallas otitis media och kan leda till hörselnedsättning.

Motila cilia finns på epitelet i många delar av kroppen, och även om deras funktion ibland inte är väl förstådd, tar de kritiska roller i organismens utveckling och cellprocesser.

Deras komplexa struktur, den komplicerade interna glidmekanismen och deras samordnade rörelse visar den rörelsen är en svår biologisk funktion att förverkliga, och en uppdelning i deras funktion leder ofta till sjukdomar för organismen.

Relaterat cellbiologiskt innehåll:

• Cellcykel
• Signaltransduktion
• Celldelning
• Epiteliala celler