CILIA: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2025

Tieto riasy sú krátke vláknité výčnelky prítomné na povrchu plazmatické membrány mnohých typov buniek. Tieto štruktúry sú schopné vibračných pohybov, ktoré slúžia na pohyblivosť buniek a na vytváranie prúdov v mimobunkovom prostredí.

Mnoho buniek je potiahnutých cilií s dĺžkou približne 10 um. Vo všeobecnosti sa cilia pohybuje v pomerne koordinovanom pohybe chrbtom dopredu. Týmto spôsobom bunka putuje tekutinou alebo tekutina putuje po povrchu bunky samotnej.

Zdroj: Respektívne: Picturepest, Anatolij Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

Tieto predĺžené štruktúry v membráne sú tvorené hlavne mikrotubulami a sú zodpovedné za pohyb v rôznych typoch buniek v eukaryotických organizmoch.

Cilia je charakteristická pre skupinu riasnatých prvokov. Zvyčajne sa vyskytujú v eumetázach (s výnimkou nematód a článkonožcov), kde sa zvyčajne nachádzajú v epitelových tkanivách a tvoria riasinkový epitel.

vlastnosti

Eukaryotické riasinky a bičíky sú veľmi podobné štruktúry, každá s priemerom približne 0,25 um. Štruktúrne sú podobné bičíkom, avšak v bunkách, ktoré ich prezentujú, sú omnoho početnejšie ako bičíky, ktoré majú na povrchu buniek vzhľad klkov.

Cilium sa najprv pohybuje nadol a potom sa postupne narovnáva, čo vyvoláva dojem veslovania.

Cília sa pohybuje tak, že každá z nich je mierne mimo rytmu so svojím najbližším susedom (metachronový rytmus), čím vytvára konštantný tok tekutiny cez bunkový povrch. Táto koordinácia je čisto fyzická.

Niekedy prepracovaný systém mikrotubúl a vlákien spája bazálne telá, ale nebolo dokázané, že hrajú koordinačnú úlohu v ciliárnom pohybe.

Zdá sa, že veľa cílií nefunguje ako mobilné štruktúry a nazýva sa primárna cília. Väčšina živočíšnych tkanív má primárne riasinky vrátane buniek vo vajcovodoch, neurónoch, chrupavkách, ektoderme vyvíjajúcich sa končatín, pečeňových bunkách, močových vývodoch a iných.

Aj keď nie sú mobilné, bolo pozorované, že ciliárna membrána má početné receptory a iónové kanály so senzorickou funkciou.

Pridružené organizmy

Cilia je dôležitým taxonomickým znakom pre klasifikáciu protozoov. Tie organizmy, ktorých hlavným mechanizmom pohybového ústrojenstva je riasenka, patria medzi „ciliates alebo ciliates“ (Phylum Ciliophora = ktoré nesú alebo sú prítomné).

Tieto organizmy dostanú toto meno, pretože bunkový povrch je lemovaný riasou, ktorá bije kontrolovaným rytmickým spôsobom. V rámci tejto skupiny sa usporiadanie riasiniek veľmi líši a dokonca aj niektorým organizmom chýba riasina u dospelých, ktorí sú prítomní v raných štádiách životného cyklu.

Ciliates sú zvyčajne najväčšie protozoy s dĺžkou v rozmedzí od 10 µm do 3 mm a sú tiež naj štrukturálnejšie komplexné so širokou škálou špecializácií. Cilia sú zvyčajne usporiadané v pozdĺžnych a priečnych radoch.

Zdá sa, že všetci ciliati majú kin systémy, dokonca aj tie, ktorým v určitom okamihu chýba cilia. Mnoho z týchto organizmov žije voľne a iné sú špecializované symbionty.

štruktúra

Cilia rastie z bazálnych telies, ktoré úzko súvisia s centriolami. Bazálne telá majú rovnakú štruktúru ako stredové telieska, ktoré sú vložené do centrosómov.

Bazálne telá majú jasnú úlohu pri organizácii mikrotubulov axonému, čo predstavuje základnú štruktúru riasiniek, ako aj ukotvenie riasín na povrchu buniek.

Axoném je tvorený súborom mikrotubulov a súvisiacich proteínov. Tieto mikrotubuly sú usporiadané a upravené tak zvláštnym spôsobom, že to bolo jedno z najúžasnejších odhalení elektrónovej mikroskopie.

Všeobecne sú mikrotubuly usporiadané podľa charakteristického vzoru „9 + 2“, v ktorom je centrálny pár mikrotubulov obklopený 9 dubletmi vonkajšej mikrotubuly. Táto konformácia 9 + 2 je charakteristická pre všetky formy riasiniek od prvokov po tie, ktoré sa vyskytujú u ľudí.

Mikrotubuly sa rozprestierajú nepretržite po celej dĺžke axonému, ktorý je zvyčajne asi 10 um dlhý, ale v niektorých bunkách môže byť až 200 um. Každá z týchto mikrotubúl má polaritu, mínus (-) konce sú pripojené k „základnému telu alebo kinetozómu“.

Mikrotubulárne charakteristiky

Mikrotubuly axonému sú spojené s mnohými proteínmi, ktoré vyčnievajú v pravidelných polohách. Niektoré z nich fungujú ako krížové väzby, ktoré obsahujú zväzky mikrotubúl spolu, a iné vytvárajú silu na generovanie ich pohybu.

Centrálny pár mikrotubulov (jednotlivec) je kompletný. Avšak dve mikrotubuly, ktoré tvoria každý z vonkajších párov, sú štrukturálne odlišné. Jeden z nich nazývaný tubus „A“ je úplná mikrotubula pozostávajúca z 13 protofilamentov, druhá neúplná (tubule B) sa skladá z 11 protofilamentov pripojených k tubulu A.

Týchto deväť párov vonkajších mikrotubulov je spojených navzájom a s centrálnym párom radiálnymi mostíkmi proteínu „nexín“. Ku každému tubulu "A" sú pripojené dve dyneínové ramená, s motorickou aktivitou týchto ciliárnych axonemických dyneínov zodpovedných za porážanie cilií a ďalších štruktúr s rovnakou konformáciou, ako je bičík.

Pohyb cilia

Cília sa pohybuje flexiou axonému, čo je komplexný zväzok mikrotubúl. Zhluky riasín sa pohybujú v jednosmerných vlnách. Každé cilium sa pohybuje ako bič, cilium je úplne roztiahnuté a nasleduje fáza zotavenia z pôvodnej polohy.

Pohyby riasiniek sú v zásade vytvárané vzájomným kĺzaním dubletov vonkajšej mikrotubuly, poháňaných motorickou aktivitou axonemického dyneínu. Báza dyneínu sa viaže na mikrotubuly A a hlavné skupiny sa viažu na susedné tubuly B.

V dôsledku nexínu v mostoch, ktoré sa spájajú s vonkajšími mikrotubulami axonému, ich posunutie jedného dubletu nad druhým ich núti ohýbať sa. Tá zodpovedá základu pohybu cilií, procesu, o ktorom je stále málo známe.

Následne sa mikrotubuly vrátia do svojej pôvodnej polohy, čo spôsobí, že cilium opäť získa pokoj. Tento proces umožňuje, aby sa cilium vyklenúlo a vyvolalo účinok, ktorý spolu s ostatnými vrstvami na povrchu poskytuje mobilitu bunke alebo okolitému prostrediu.

Energia na pohyb ciliárov

Rovnako ako cytoplazmatický dyneín, aj ciliárny dyneín má motorickú doménu, ktorá hydrolyzuje ATP (aktivita ATPázy), aby sa pohyboval po mikrotubule smerom k svojmu mínusovému koncu, a oblasť nesúcu náboj chvosta, ktorá v tomto prípad je súvislá mikrotubula.

Cilia sa pohybuje takmer nepretržite, a preto si vyžaduje veľkú dodávku energie vo forme ATP. Táto energia je generovaná veľkým počtom mitochondrií, ktoré sa bežne vyskytujú v blízkosti bazálnych telies, z ktorých pochádza cilia.

Vlastnosti

pohyb

Hlavnou funkciou cilií je pohybovať tekutinou po povrchu bunky alebo poháňať jednotlivé bunky tekutinou.

Ciliárny pohyb je nevyhnutný pre mnoho druhov vo funkciách, ako sú manipulácia s potravinami, reprodukcia, vylučovanie a osmoregulácia (napríklad vo flamboyantných bunkách) a pohyb tekutín a hlienu po povrchu bunkových vrstiev. epitelu.

Cilia v niektorých prvokoch, ako je napríklad Paramecium, je zodpovedná za pohyblivosť organizmu a za zametanie organizmov alebo častíc smerom do ústnej dutiny pri potravinách.

Dýchanie a kŕmenie

U mnohobunkových zvierat pôsobia pri dýchaní a výžive, prenášajú respiračné plyny a potravinové častice cez vodu na povrchu buniek, ako napríklad v mäkkýšoch, ktorých kŕmenie sa uskutočňuje filtráciou.

U cicavcov sú dýchacie cesty lemované vlasovými bunkami, ktoré tlačia hlien obsahujúci prach a baktérie do krku.

Cília tiež pomáha zametať vajíčka pozdĺž vajcovodu a súvisiaca štruktúra, bičík, poháňa spermie. Tieto štruktúry sú evidentné najmä vo vajcovodoch, kde pohybujú vajíčkom do dutiny maternice.

Vlasové bunky, ktoré lemujú dýchacie cesty, ktoré ho očistia od hlienu a prachu. V epitelových bunkách, ktoré líšia ľudský dýchací trakt, veľké množstvo hlienov (109 / cm2 alebo viac) zametá vrstvy hlienu spolu so zachytenými prachovými časticami a odumretými bunkami do úst, kde sa prehltnú a odstránia.

Štrukturálne abnormality v cilii

U ľudí spôsobujú niektoré dedičné defekty ciliárneho dyneínu tzv. Tento syndróm je charakterizovaný mužskou sterilitou v dôsledku imobility spermií.

Okrem toho majú ľudia s týmto syndrómom vysokú citlivosť na pľúcne infekcie v dôsledku ochrnutia rias v dýchacích cestách, ktoré nedokážu vyčistiť prach a baktérie, ktoré sa v nich nachádzajú.

Na druhej strane tento syndróm spôsobuje defekty pri určovaní ľavej a pravej osi tela počas skorého embryonálneho vývoja. Ten bol objavený nedávno a súvisí s lateralitou a lokalizáciou určitých orgánov v tele.

Iné stavy tohto typu sa môžu vyskytnúť kvôli konzumácii heroínu počas tehotenstva. Novorodenci sa môžu vyskytnúť s predĺženou novorodeneckou respiračnou tiesňou v dôsledku ultraštruktúrnej zmeny axonému cilií v respiračnom epiteli.

Referencie

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Základná bunková biológia. New York: Garland Science. 2. vydanie.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. a Walter, P. (2008). Molekulárna biológia bunky. Garland Science, Taylor a Francis Group.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biológia: veda a príroda. Pearson Education.
4. Cooper, GM, Hausman, RE a Wright, N. (2010). Bunka. (str. 397 až 402). Marban.
5. Hickman, C.P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrované princípy zoológie. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J a H. Merchand Larios. (2003). Bunková a molekulárna biológia. Mexiko. Editorial Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Súvislosť medzi užívaním heroínu počas tehotenstva a štrukturálnymi abnormalitami respiračnej cilia v novorodeneckom období. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A., a Lowe, JS (1998). Ľudská histológia. Harcourt Brace.
9. Welsch, U. a Sobotta, J. (2008). Histológie. Panamerican Medical Ed.