Реснички і джгутики - це два різні типи мікроскопічних придатків на клітинах. Війки містяться як у тварин, так і в мікроорганізмах, але не в більшості рослин. Джгутики використовуються для рухливості в бактеріях, а також гаметах еукаріотів. І вії, і джгутики виконують функції руху, але різними манерами. Обидва покладаються на дінеїн, який є руховим білком, і мікротрубочки для роботи.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Реснички і джгутики - це органели на клітинах, які забезпечують рух, сенсорні пристрої, механізми очищення та численні інші важливі функції в живих організмах.
Що таке Cilia?
Cilia були першими органелами, виявленими Антонієм ван Левенгуком наприкінці 17 століття. Він спостерігав рухливі (рухомі) війки, «маленькі ніжки», які, як він описав, перебувають на «тваринах» (ймовірно, найпростіших). Нерухливі інфузорії спостерігались набагато пізніше при покращенні мікроскопів. Більшість війок існують у тварин майже в кожному типі клітин, що зберігаються у багатьох видів в процесі еволюції. Однак деякі війки можна зустріти в рослинах у вигляді гамет. Інфузорії складаються з мікротрубочок у композиції, званій циліарною аксонемою, яка покрита плазматичною мембраною. Тіло клітини виробляє циліарні білки і переміщує їх до кінчика аксонеми; цей процес називається внутрішньоциліарним або внутрішньо-джгутиковим транспортом (ІФТ). В даний час вчені вважають, що приблизно 10 відсотків геному людини присвячується війкам та їх генезу.
Діапазон війок - від 1 до 10 мікрометрів. Ці схожі на волосся придаткові органели працюють як для переміщення клітин, так і для переміщення матеріалів. Вони можуть переміщувати рідини для водних видів, таких як молюски, для забезпечення транспорту їжі та кисню. Війки допомагають дихати в легенях тварин, запобігаючи потраплянню сміття та потенційних патогенів в організм. Війки коротші за джгутики і концентруються у значно більшій кількості. Вони, як правило, рухаються швидким ударом майже одночасно в групі, створюючи хвильовий ефект. Вії також можуть допомогти в русі деяких видів найпростіших. Існують два типи війок: рухомі (рухомі) та нерухливі (або первинні) війки, і обидва працюють через системи IFT. Рухомі вії мешкають у дихальних шляхах і легенях, а також усередині вуха. Нерухливі вії мешкають у багатьох органах.
Що таке джгутики?
Джгутики - це придатки, які допомагають переміщувати бактерії та гамети еукаріотів, а також деякі найпростіші. Джгутики, як правило, єдині, як хвіст. Зазвичай вони довші, ніж війки. У прокаріотів джгутики працюють як малі двигуни з обертанням. У еукаріотів вони роблять більш плавні рухи.
Функції війки
Реснички відіграють роль у клітинному циклі, а також у розвитку тварин, таких як серце. Війки вибірково дозволяють певним білкам нормально функціонувати. Війки також відіграють роль стільникового зв'язку та торгівлі молекулами.
Рухомі вії мають розташування 9 + 2 з дев'яти зовнішніх пар мікротрубочок разом з центром двох мікротрубочок. Рухомі вії використовують свою ритмічну хвилеподібність, щоб змітати речовини, як-от очищаючи бруд, пил, мікроорганізми та слиз, щоб запобігти хворобам. Ось чому вони існують на прокладках дихальних шляхів. Рухомі вії можуть як відчувати, так і рухати позаклітинну рідину.
Нерухливі або первинні війки не відповідають тій самій структурі, що і рухомі війки. Вони розташовані як окремі придаткові мікротрубочки без центральної структури мікротрубочок. Вони не мають динеїнових рук, звідси їхня загальна нерухливість. Протягом багатьох років вчені не зосереджувались на цих первинних війках і тому мало знали про їх функції. Нерухливі вії служать сенсорним апаратом для клітин, виявляючи сигнали. Вони відіграють вирішальну роль у сенсорних нейронах. Нерухливі вії можна виявити в нирках для відчуття потоку сечі, а також в очах на фоторецепторах сітківки. У фоторецепторах вони функціонують для транспортування життєво важливих білків від внутрішнього сегмента фоторецептора до зовнішнього сегмента; без цієї функції фоторецептори загинули б. Коли вії відчувають потік рідини, це призводить до змін росту клітин.
Війки надають більше, ніж лише очищення та сенсорні функції. Вони також забезпечують місця проживання або райони вербування симбіотичних мікробіомів у тварин. У водних тварин, таких як кальмари, ці епітеліальні тканини слизу можна спостерігати безпосередніше, оскільки вони є загальними і не є внутрішніми поверхнями. На тканинах хазяїна існують два різні типи популяцій вій: одна з довгими війками, що махають уздовж дрібні частинки, такі як бактерії, але виключають більші та коротші вії, що б'ються, що змішують навколишнє середовище рідини. Ці війки працюють, щоб набирати симбіонти мікробіомів. Вони працюють у зонах, які переміщують бактерії та інші крихітні частинки в захищені зони, одночасно змішуючи рідини та сприяючи хімічним сигналам, щоб бактерії могли колонізувати потрібну область. Тому війки працюють над фільтруванням, очищенням, локалізацією, відбором та агрегуванням бактерій та контролем адгезії на миготливих поверхнях.
Також було виявлено, що реснички беруть участь у везикулярній секреції ектосом. Пізніші дослідження виявляють взаємодію між війками та клітинними шляхами, які можуть дати уявлення про клітинний зв’язок, а також про захворювання.
Функції джгутиків
Джгутики можна знайти у прокаріотів та еукаріотів. Вони являють собою органели з довгими нитками, виготовлені з декількох білків, які досягають в довжину до бактерій до 20 мікрометрів. Як правило, джгутики довші за війки і забезпечують рух та рух. Двигуни з розжарюванням бактеріальних ниток можуть обертатися до 15000 обертів на хвилину (об / хв). Плавальна здатність джгутиків допомагає у їх функції, будь то для пошуку їжі та поживних речовин, розмноження чи вторгнення господарів.
У таких прокаріотів, як бактерії, джгутики служать рушійними механізмами; вони є основним способом бактерій плавати через рідини. Джгутик у бактерій має іонний двигун для крутного моменту, гачок, який передає крутний момент, і нитку розжарення, або довгу хвостоподібну структуру, що рухає бактерію. Двигун може обертатися і впливати на поведінку нитки, змінюючи напрямок руху бактерії. Якщо джгутик рухається за годинниковою стрілкою, він утворює суперкотушку; кілька джгутиків можуть утворити пучок, і вони допомагають виштовхувати бактерію по прямому шляху. При обертанні в протилежний бік нитка розжарювання робить більш коротку суперспіраль, а пучок джгутиків розбирається, що призводить до обвалення. Через відсутність високої роздільної здатності для експериментів вчені використовують комп’ютерне моделювання для прогнозування джгутикового руху.
Величина тертя в рідині впливає на те, як нитка розжарюється. Бактерії можуть приймати кілька джгутиків, наприклад, з кишковою паличкою. Джгутики дозволяють бактеріям плавати в одному напрямку, а потім повертаються за необхідності. Це працює за допомогою обертових гвинтових джгутиків, які використовують різні методи, включаючи цикли штовхання та витягування. Інший спосіб руху досягається шляхом обмотування тіла клітини пучком. Таким чином, джгутики також можуть сприяти зворотному руху. Коли бактерії стикаються із складними просторами, вони можуть змінити своє положення, дозволяючи джгутикам переконфігурувати або розібрати свої пучки. Цей поліморфний перехід стану допускає різні швидкості, при цьому стани штовхання та витягування, як правило, швидші, ніж обгорнуті стани. Це допомагає в різних середовищах; наприклад, гвинтовий пучок може переміщати бактерію через в’язкі ділянки з ефектом штопора. Це сприяє дослідженню бактерій.
Джгутики забезпечують рух бактерій, але також забезпечують механізм патогенних бактерій, що допомагають колонізувати господарів і, отже, передавати хвороби. Джгутики використовують метод скручування і прилипання для закріплення бактерій на поверхнях. Жгутики також виконують функцію мостів або підмосток для зчеплення з тканиною господаря.
Еукаріотичні джгутики відрізняються від прокаріотів за складом. Джгутики в еукаріотів містять набагато більше білків і мають певну схожість з рухомими війками, з однаковими загальними схемами руху та контролю. Джгутики використовуються не тільки для руху, але і для сприяння живленню клітин та розмноженню еукаріотів. Джгутики використовують внутрішньо-джгутиковий транспорт, який є транспортом комплексу білків, необхідних для сигнальних молекул, які надають джгутикам рухливість. Джгутики існують на мікроскопічних організмах, таких як найпростіші Mastigophora, або вони можуть існувати всередині більших тварин. Ряд мікроскопічних паразитів також мають джгутики, що допомагає їм проходити через організм господаря. Джгутики цих паразитів-протестів також несуть парафлагелярний стрижень або PFR, який допомагає прикріпитися до переносників, таких як комахи. Деякі інші приклади джгутиків у еукаріотів включають хвости гамет, таких як сперма. Джгутики також можна зустріти у губок та інших водних видів; джгутики у цих істот допомагають рухати воду для дихання. Еукаріотичні джгутики також служать майже як крихітні вусики або чутливі органели. Вчені лише зараз починають розуміти широту функцій еукаріотичних джгутиків.
Хвороби, пов’язані з війками
Недавні наукові відкриття виявили, що мутації або інші дефекти, пов’язані з віями, викликають ряд захворювань. Ці умови називаються ціліопатіями. Вони глибоко впливають на людей, які страждають ними. Деякі циліопатії включають когнітивні порушення, дегенерацію сітківки, втрату слуху, аносмію (втрату нюху), черепно-лицьові аномалії, легені та дихальні шляхи. аномалії, ліво-права асиметрія та пов'язані з цим вади серця, кісти підшлункової залози, захворювання печінки, безпліддя, полідактилія та аномалії нирок, такі як кісти, серед інші. Крім того, деякі види раку мають зв'язок із ціліопатіями.
Деякі розлади нирок, пов’язані з дисфункцією вій, включають нефронофтиз та як аутосомно-домінантну, так і аутосомно-рецесивну полікістоз нирок. Порушення роботи війок не може зупинити ділення клітин через відсутність виявлення потоку сечі, що призводить до розвитку кісти.
При синдромі Картагенера дисфункція руки динеїну призводить до неефективного очищення дихальних шляхів від бактерій та інших речовин. Це може призвести до повторних респіраторних інфекцій.
При синдромі Барде-Бідля вади розвитку війок призводять до таких проблем, як дегенерація сітківки, полідактилія, розлади головного мозку та ожиріння.
Неспадкові захворювання можуть бути наслідком пошкодження війок, наприклад, залишків сигарет. Це може призвести до бронхіту та інших проблем.
Патогенні мікроорганізми також можуть сприяти нормальному симбіотичному розвитку бактерій віями, наприклад у видів Bordetella, які спричиняє зменшення биття війок і, отже, дозволяє патогену прикріпитися до субстрату та призвести до зараження людини дихальних шляхів.
Хвороби, пов’язані з джгутиками
Ряд бактеріальних інфекцій пов'язаний з функцією джгутиків. Приклади патогенних бактерій включають Salmonella enterica, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa та Campylobacter jejuni. Відбувається цілий ряд взаємодій, які призводять до того, що бактерії вторгаються в тканини господаря. Джгутики виступають в ролі зв’язуючих зондів, шукаючи придбання на підкладці-господарі. Деякі фітобактерії використовують свої джгутики для зчеплення з тканинами рослин. Це призводить до того, що такі продукти, як фрукти та овочі, стають вторинними господарями для бактерій, які заражають людей і тварин. Одним з прикладів є Listeria monocytogenes, і звичайно E. coli та сальмонела - сумнозвісні збудники харчових захворювань.
Helicobacter pylori використовує свій джгутик, щоб пропливати через слиз і вторгуватися в слизову оболонку шлунка, уникаючи захисної шлункової кислоти. Слизові оболонки працюють як імунний захист, щоб затримати таке вторгнення, пов’язуючи джгутики, але деякі бактерії знаходять кілька способів уникнути розпізнавання та захоплення. Нитки джгутиків можуть погіршуватися, так що господар не може їх розпізнати, або їх експресія та рухливість можуть бути вимкнені.
Синдром Картагенера також вражає джгутики. Цей синдром порушує дінеїнові плечі між мікротрубочками. Результатом є безпліддя через сперматозоїдів, яким бракує руху, необхідного джгутикам для плавання та запліднення яйцеклітин.
Оскільки вчені дізнаються більше про реснички та джгутики та далі з’ясовують їх роль в організмах, слід дотримуватися нових підходів до лікування хвороб та виготовлення ліків.