CILIA: EGENSKABER, STRUKTUR, FUNKTIONER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

De cilier er korte filamentstrukturer fremspring er til stede på overfladerne af plasmamembranen af mange celletyper. Disse strukturer er i stand til vibrationsbevægelser, der tjener til cellulær bevægelse og til oprettelse af strømme i det ekstracellulære miljø.

Mange celler foret med cilia med en længde på cirka 10 um. Generelt bevæger sig cilia i en ret koordineret bevægelse bagfra. På denne måde bevæger cellen sig gennem væsken, eller væsken bevæger sig på overfladen af ​​selve cellen.

Kilde: Respektivt: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

Disse forlængede strukturer i membranen består hovedsageligt af mikrotubuli og er ansvarlige for bevægelse i forskellige typer celler i eukaryote organismer.

Cilia er karakteristisk for gruppen af ​​cilierede protozoer. De er sædvanligvis til stede i eumetazoer (undtagen i nematoder og leddyr), hvor de generelt er placeret i epitelvæv og danner cilieret epithelia.

egenskaber

Eukaryotisk cilia og flagella er meget ens strukturer, hver med en diameter på cirka 0,25 um. Strukturelt ligner de flageller, men i de celler, der præsenterer dem, er de meget mere talrige end flagella og har et udseende af villi på celleoverfladen.

Cilium bevæger sig først nedad og rettes derefter gradvist ud, hvilket giver indtryk af en rækkebevægelse.

Cilia flytter sig på en sådan måde, at hver af dem er lidt ude af rytme med sin nærmeste nabo (metakron rytme), hvilket producerer en konstant strøm af væske over celleoverfladen. Denne koordinering er rent fysisk.

Nogle gange slutter et omfattende system af mikrotubuli og fibre sig til basallegemerne, men det er ikke bevist, at de spiller en koordinerende rolle i ciliærbevægelsen.

Mange cilia ser ikke ud til at fungere som mobile strukturer og er blevet kaldt primær cilia. De fleste dyrevæv har primær cili, inklusive celler i ægformer, neuroner, brusk, ectoderm af udviklende ekstremiteter, leverceller, urinkanaler, blandt andre.

Selvom sidstnævnte ikke er mobil, blev det observeret, at ciliærmembranen havde adskillige receptorer og ionkanaler med sensorisk funktion.

Cilierede organismer

Cilia er en vigtig taksonomisk karakter ved klassificering af protozoer. De organismer, hvis vigtigste mekanisme for bevægelse er ved hjælp af cili hører til "ciliater eller ciliater" (Phylum Ciliophora = der bærer eller præsenterer cili).

Disse organismer får det navn, fordi celleoverfladen er foret med cili, der slår på en kontrolleret rytmisk måde. Inden for denne gruppe varierer ciliens arrangement meget, og endda mangler nogle organismer cili hos voksne, idet de er til stede i de tidlige stadier af livscyklussen.

Ciliater er normalt de største protosoier med en længde i området fra 10 um til 3 mm, og de er også de mest strukturelt komplekse med en bred vifte af specialiseringer. Cilia er generelt arrangeret i langsgående og tværgående rækker.

Alle ciliater ser ud til at have pårørende systemer, også dem, der mangler cilia på et tidspunkt. Mange af disse organismer er fritlevende og andre er specialiserede symbionter.

Struktur

Cilia vokser fra basallegemer, der er tæt forbundet med centriolerne. De basale legemer har den samme struktur som centriolerne, der er indlejret i centrosomerne.

De basale legemer har en klar rolle i tilrettelæggelsen af ​​mikrotubulierne i aksoneme, der repræsenterer den grundlæggende struktur af cilia, såvel som forankringen af ​​cilia til celleoverfladen.

Axoneme består af et sæt mikrotubuli og tilhørende proteiner. Disse mikrotubulier er arrangeret og modificeret i et så underligt mønster, at det var en af ​​de mest overraskende afsløringer af elektronmikroskopi.

Generelt er mikrotubulier arrangeret i et karakteristisk "9 + 2" -mønster, i hvilket et centralt par mikrotubulier er omgivet af 9 ydre mikrotubulatdubletter. Denne 9 + 2-konformation er karakteristisk for alle former for cili fra protozoer til dem, der findes i mennesker.

Mikrotubulier strækker sig kontinuerligt langs aksonemets længde, som sædvanligvis er ca. 10 um lang, men kan være så lang som 200 um i nogle celler. Hver af disse mikrotubuli har polaritet, idet minus (-) enderne er bundet til ”basallegemet eller kinetosomet”.

Mikrotubulusegenskaber

Mikrotubulierne i aksoneme er forbundet med adskillige proteiner, der projicerer i regelmæssige positioner. Nogle af dem fungerer som tværbindinger, der indeholder mikrotubulets bundter sammen, og andre genererer kraften til at generere bevægelsen af ​​det samme.

Det centrale par mikrotubuli (individuelt) er komplet. De to mikrotubuli, der udgør hvert af de ydre par, er imidlertid strukturelt forskellige. En af dem kaldet tubule "A" er en komplet mikrotubule sammensat af 13 protofilamenter, den anden ufuldstændig (tubule B) består af 11 protofilamenter fastgjort til tubule A.

Disse ni par ydre mikrotubuli er forbundet til hinanden og til det centrale par ved radiale broer af proteinet "nexin". To dyneinarme er bundet til hver "A" tubule med den motoriske aktivitet af disse ciliære axonemiske dyneiner, der er ansvarlige for at slå cilia og andre strukturer med den samme konformation, såsom flagella.

Bevægelse af cilia

Cilia flyttes ved flexion af aksoneme, som er et komplekst bundt af mikrotubuli. Klynger af cilia bevæger sig i ensrettet bølger. Hvert cilium bevæger sig som en pisk, ciliet forlænges fuldstændigt efterfulgt af en fase med nyttiggørelse fra sin oprindelige position.

Bevægelserne af cilien er grundlæggende produceret ved at glide de ydre mikrotubuldubletter i forhold til hinanden, drevet af den motoriske aktivitet af aksonemisk dynein. Basen af ​​dyneinet binder til A-mikrotubulier, og hovedgrupperne binder til de tilstødende B-rør.

På grund af nexinet i broerne, der går sammen med de ydre mikrotubuli af aksoneme, tvinger glidningen af ​​en dublet over en anden dem til at bøje sig. Det sidstnævnte svarer til grundlaget for bevægelsen af ​​cilien, en proces, om hvilken der stadig ikke er kendt lidt.

Derefter vender mikrotubulerne tilbage til deres oprindelige position, hvilket får ciliet til at genvinde sin hviletilstand. Denne proces gør det muligt for cilium at bue og frembringe den virkning, der sammen med de andre cilier på overfladen giver mobilitet til cellen eller det omgivende miljø.

Energi til ciliær bevægelse

Ligesom cytoplasmatisk dynein har ciliær dynein et motorisk domæne, som hydrolyserer ATP (ATPase-aktivitet) for at bevæge sig langs en mikrotubule mod dens minusende og et ladningsbærende område af halen, som i dette sag er en sammenhængende mikrotubule.

Cilia bevæger sig næsten kontinuerligt og kræver derfor en stor energiforsyning i form af ATP. Denne energi genereres af et stort antal mitokondrier, der normalt bugter nær basallegemerne, og det er her, cilien har sin oprindelse.

Funktioner

Bevægelse

Cilia's hovedfunktion er at bevæge væske over celleoverfladen eller fremdrage individuelle celler gennem en væske.

Ciliærbevægelse er vigtig for mange arter i funktioner såsom madhåndtering, reproduktion, udskillelse og osmoregulering (for eksempel i flamboyante celler) og bevægelse af væsker og slim over cellelagets overflade. epitel.

Den cilia i nogle protozoer, såsom Paramecium, er ansvarlig for både mobilitet af organismen og fejning af organismer eller partikler i mundhulen til mad.

Åndedræt og fodring

Hos flercellede dyr fungerer de i åndedræt og ernæring og bærer åndedrætsgasser og fødevarepartikler over vandet på celleoverfladen, som for eksempel i bløddyr, hvis fodring sker ved filtrering.

Hos pattedyr er luftvejene foret af hårceller, der skubber slim indeholdende støv og bakterier ind i halsen.

Cilia hjælper også med at feje æg langs ægformen, og en beslægtet struktur, flagellum, fremdriver sædcellerne. Disse strukturer er især tydelige i æggelederne, hvor de flytter ægget ind i livmorhulen.

Hårcellerne, der linjer luftvejene, der renser det for slim og støv. I epitelcellerne, der linjer den menneskelige åndedrætsorgan, fejer et stort antal cilia (109 / cm2 eller mere) lag af slim sammen med fangede støvpartikler og døde celler i munden, hvor de sluges og elimineres.

Strukturelle abnormiteter i flimmerhinden

Hos mennesker forårsager nogle arvelige defekter af ciliær dynein det såkaldte Karteneger-syndrom eller immotil cilia-syndrom. Dette syndrom er kendetegnet ved mandlig sterilitet på grund af sædceller immobilitet.

Derudover har personer med dette syndrom en høj følsomhed over for lungeinfektioner på grund af lammelse af flimmerhinden i luftvejene, som ikke klarer at rense støv og bakterier, der sætter sig inde i dem.

På den anden side forårsager dette syndrom defekter i bestemmelsen af ​​kroppens venstre højre akse under tidlig embryonal udvikling. Sidstnævnte blev opdaget for nylig og er relateret til lateraliteten og placeringen af ​​visse organer i kroppen.

Andre tilstande af denne type kan forekomme på grund af forbrug af heroin under graviditet. Nyfødte kan forekomme med langvarig neonatal åndedrætsbesvær på grund af ultrastrukturel ændring af axoneme i cilia i respiratorisk epitel.

Referencer

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Væsentlig cellebiologi. New York: Garland Science. 2. udgave.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Cellens molekylærbiologi. Garland Science, Taylor og Francis Group.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: videnskab og natur. Pearson Uddannelse.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Cellen. (s. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrerede zoologiske principper. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Cellulær og molekylærbiologi. Mexico. Redaktionel Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Forbindelse mellem heroinbrug under graviditet og strukturelle abnormiteter i luftvejsslidhinden i den nyfødte periode. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A., & Lowe, JS (1998). Human histologi. Harcourt Brace.
9. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Panamerican Medical Ed.