CILIA: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, FUNKCIJAS UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Šīs skropstas ir īsas pavedienu izvirzījumi, kas uzstādītas uz virsmām plazmas membrānas daudzu šūnu tipiem. Šīs struktūras spēj veikt vibrācijas kustības, kas kalpo šūnu pārvietošanai un straumju radīšanai ārpusšūnu vidē.

Daudzas šūnas ir izklātas ar cilijām, kuru garums ir aptuveni 10 µm. Kopumā cilia pārvietojas diezgan koordinēti kustībā uz priekšu. Tādā veidā šūna pārvietojas caur šķidrumu vai šķidrums pārvietojas uz pašas šūnas virsmas.

Avots: Attiecīgi: Picturepest, Anatolijs Mihaltsovs, Bernds Labers, Deuterostome, Flupke59

Šīs ilgstošās membrānas struktūras galvenokārt sastāv no mikrotubulēm un ir atbildīgas par kustību dažāda veida šūnās eikariotu organismos.

Cilia ir raksturīga cilciālo vienšūņu grupai. Parasti tie atrodas eumetazoos (izņemot nematodēs un posmkājos), kur tie parasti atrodas epitēlija audos, veidojot ciliētu epitēliju.

raksturojums

Eikariotu cilia un flagella ir ļoti līdzīgas struktūras, katra ar diametru aptuveni 0,25 µm. Strukturāli tie ir līdzīgi flagella, tomēr tajās šūnās, kas tās uzrāda, to ir daudz vairāk nekā flagella, un uz šūnas virsmas ir redzamas villi.

Celium vispirms pārvietojas uz leju un pēc tam pakāpeniski iztaisnojas, radot priekšstatu par airēšanas kustību.

Cilijas pārvietojas tādā veidā, ka katrs ir nedaudz ārpus ritma ar savu tuvāko kaimiņu (metahronu ritmu), radot pastāvīgu šķidruma plūsmu pa šūnas virsmu. Šī koordinācija ir tīri fiziska.

Dažreiz sarežģīta mikrotubulu un šķiedru sistēma pievienojas bazālajiem ķermeņiem, taču nav pierādīts, ka tiem ir koordinācijas loma ciliāru kustībā.

Šķiet, ka daudzas cilia nefunkcionē kā mobilās struktūras, un tās ir sauktas par primārajām ciliajām. Lielākajai daļai dzīvnieku audu ir primāri ciliāri, ieskaitot šūnas olšūnās, neironos, skrimšļos, jaunattīstības ekstremitāšu ektodermā, aknu šūnās, urīnceļos.

Lai arī pēdējie nav mobili, tika novērots, ka ciliāru membrānā ir daudz receptoru un jonu kanāli ar maņu funkciju.

Saistīti organismi

Cilia ir svarīgs vienšūņu klasifikācijas taksonomiskais raksturs. Tie organismi, kuru galvenais pārvietošanās mehānisms ir ciliācija, pieder pie “ciliates jeb ciliates” (Phylum Ciliophora = kas nes vai satur ciliakus).

Šie organismi iegūst šo nosaukumu, jo šūnas virsma ir izklāta ar ciliām, kas pukst kontrolētā ritmiskā veidā. Šajā grupā cilianu izvietojums ir ļoti atšķirīgs, un pat dažiem organismiem pieaugušajiem trūkst cilia, kas atrodas dzīves cikla agrīnajā posmā.

Ciliates parasti ir lielākie vienšūņi, kuru garums svārstās no 10 μm līdz 3 mm, un tie ir arī strukturāli vissarežģītākie ar plašu specializāciju klāstu. Cilia parasti ir sakārtotas garenvirzienā un šķērsvirzienā.

Visiem ciliāniem, šķiet, ir radniecības sistēmas, pat tiem, kuriem kādā brīdī trūkst cilia. Daudzi no šiem organismiem dzīvo brīvi, un citi ir specializēti simbionti.

Uzbūve

Cilia aug no bazālajiem ķermeņiem, kas ir cieši saistīti ar centrioļiem. Bazālo ķermeņu struktūra ir tāda pati kā centrioļiem, kas ir iestrādāti centrosomās.

Bazālajiem ķermeņiem ir skaidra loma aksonēma mikrotubulu organizācijā, kas attēlo cilijas pamata struktūru, kā arī cilia enkurošanos pie šūnas virsmas.

Aksononemu veido mikrotubulu un saistīto olbaltumvielu komplekts. Šīs mikrotubulas ir sakārtotas un modificētas tādā kuriozā shēmā, ka tā bija viena no pārsteidzošākajām elektronu mikroskopijas atklāsmēm.

Parasti mikrotubulas ir sakārtotas raksturīgā "9 + 2" shēmā, kurā centrālo mikrotubulu pāri ieskauj 9 ārējie mikrotubulīšu dubleti. Šī 9 + 2 uzbūve ir raksturīga visām ciliju formām, sākot no vienšūņiem un beidzot ar cilvēkiem.

Mikrotubulas nepārtraukti stiepjas visā aksonemas garumā, kas parasti ir apmēram 10 µm garš, bet dažās šūnās var būt pat 200 µm. Katrai no šīm mikrotubulām ir polaritāte, mīnus (-) gali ir piestiprināti pie “pamatkorpusa vai kinetosomas”.

Mikrotubulu raksturojums

Aksonēmas mikrotubulas ir saistītas ar daudziem proteīniem, kas izliekas regulārā stāvoklī. Daži no tiem darbojas kā šķērssaites, kas kopā satur mikrotubulu saišķus, bet citi rada spēku, lai ģenerētu to pašu kustību.

Centrālais mikrotubulu pāris (atsevišķs) ir izveidots. Tomēr divas mikrotubulas, kas veido katru no ārējiem pāriem, ir strukturāli atšķirīgas. Viens no tiem, ko sauc par kanāliņu "A", ir pilnīga mikrotubula, kas sastāv no 13 protofilamentiem, otra nepilnīga (kanāliņš B) sastāv no 11 protofilamentiem, kas piestiprināti A kanāliņam.

Šie deviņi ārējo mikrotubulu pāri ir savienoti viens ar otru un ar centrālo pāri ar proteīna “nexin” radiālajiem tiltiem. Katrā "A" kanāliņā ir piestiprinātas divas dyneīna rokas ar šo ciliāru aksonēmisko dyneīnu motorisko aktivitāti, kas atbild par ciliju un citu tādu pašu uzbūvi, piemēram, flagella, pukstēšanu.

Cilijas kustība

Cilia pārvieto ar aksonema izliekumu, kas ir sarežģīts mikrotubulu saišķis. Ciliju kopas pārvietojas vienvirziena viļņos. Katrs cilijs pārvietojas kā pātaga, cilijs ir pilnībā izstiepts, kam seko atveseļošanās fāze no sākotnējā stāvokļa.

Ciparu kustības pamatā rada ārējo mikrotubulu dubultu slīdēšana attiecībā pret otru, ko veicina aksonēmiskā dyneīna motora aktivitāte. Dineīna pamatne saistās ar A mikrotubulēm, un galvas grupas saistās ar blakus esošajām B kanāliņiem.

Sakarā ar neksīnu tiltos, kas pievienojas ārējām aksonēmas mikrotubulēm, viena duleta bīdīšana pār otru liek viņiem saliekties. Pēdējais atbilst cilijas kustības pamatam, procesam, par kuru vēl joprojām ir maz zināms.

Pēc tam mikrotubulas atgriežas sākotnējā stāvoklī, izraisot cilija atjaunošanos miera stāvoklī. Šis process ļauj ciliumam izliekties un radīt tādu efektu, kas kopā ar citiem ciliumiem uz virsmas dod mobilitāti šūnai vai apkārtējai videi.

Enerģija ciliāru kustībai

Tāpat kā citoplazmatiskajam dineīnam, ciliārajam dineīnam ir motora domēns, kas hidrolizē ATP (ATPāzes aktivitāti), lai virzītos pa mikrotubulu uz tā mīnusa galu, un astes lādiņu nesošais reģions, kas šajā gadījums ir blakus esoša mikrotubula.

Cilia pārvietojas gandrīz nepārtraukti, tāpēc ATP veidā prasa lielu enerģijas piegādi. Šo enerģiju rada liels skaits mitohondriju, kas parasti ir bagātīgi blakus bazālajiem ķermeņiem, no kurienes rodas cilia.

Iespējas

Kustība

Galvenā cilia funkcija ir šķidruma pārvietošana pa šūnas virsmu vai atsevišķu šūnu izdzīšana caur šķidrumu.

Ciliāru kustība ir būtiska daudzām sugām, veicot tādas funkcijas kā apstrāde ar pārtiku, reprodukcija, ekskrēcija un osmoregulācija (piemēram, degošās šūnās) un šķidrumu un gļotu pārvietošanās pa šūnu slāņiem. epitēlija.

Atsevišķu vienšūņu, piemēram, Paramecium, cilia ir atbildīga gan par organisma mobilitāti, gan par organismu vai daļiņu slaucīšanu uz mutes dobumu barības iegūšanai.

Elpošana un barošana

Daudzšūnu dzīvniekiem tie darbojas elpošanā un uzturā, pārnesot elpceļu gāzes un pārtikas daļiņas virs ūdens uz šūnas virsmas, piemēram, gliemjos, kuru barošana notiek filtrējot.

Zīdītājiem elpceļus izklāj matu šūnas, kas rīklē iespiež gļotas, kas satur putekļus un baktērijas.

Cilijas arī palīdz slaucīt olas pa olšūnu, un ar tām saistītā struktūra, flagellum, dzen spermu. Šīs struktūras īpaši izpaužas olvados, kur tās pārvieto olu dzemdes dobumā.

Matu šūnas, kas izkliedē elpošanas ceļus, notīra tās no gļotām un putekļiem. Epitēlija šūnās, kas savieno cilvēka elpceļus, liels skaits ciliju (109 / cm2 vai vairāk) gļotu slāņus kopā ar iesprostotajām putekļu daļiņām un atmirušajām šūnām ievada mutē, kur tās norij un izvada.

Strukturālās anomālijas ciliā

Cilvēkiem daži iedzimti ciliāru dyneīna defekti izraisa tā saukto Kartenegera sindromu vai nemirstīga cilia sindromu. Šo sindromu raksturo vīriešu sterilitāte spermas nekustības dēļ.

Turklāt cilvēkiem ar šo sindromu ir liela jutība pret plaušu infekcijām, pateicoties elpceļu ciliāzes paralīzei, kas neiztīra putekļus un baktērijas, kas tajās izdalās.

No otras puses, šis sindroms agrīnas embrionālās attīstības laikā izraisa defektus ķermeņa kreisās un labās ass noteikšanā. Pēdējais tika atklāts nesen, un tas ir saistīts ar noteiktu orgānu sānu un atrašanās vietu organismā.

Citas šāda veida slimības var rasties heroīna lietošanas dēļ grūtniecības laikā. Jaundzimušajiem var būt ilgstošs jaundzimušo elpošanas traucējums, ko izraisa ciliasa aksonēmas ultrastrukturālās izmaiņas elpošanas epitēlijā.

Atsauces

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Būtiskā šūnu bioloģija. Ņujorka: Garland Science. 2. izdevums.
2. Alberts, B., Džonsons, A., Lūiss, J., Rafs, M., Roberts, K., un Valters, P. (2008). Šūnas molekulārā bioloģija. Garland Science, Taylor un Francis grupa.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Bioloģija: zinātne un daba. Pīrsona izglītība.
4. Kūpers, GM, Hausmans, RE & Wright, N. (2010). Šūna. (397.-402. lpp.). Marbans.
5. Hikmans, C. P, Roberts, LS, Keens, SL, Larsons, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrētie zooloģijas principi. Ņujorka: Makgreivs. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Šūnu un molekulārā bioloģija. Meksika. Redakcijas Pīrsona izglītība.
7. Sjerra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Asociācija starp heroīna lietošanu grūtniecības laikā un elpceļu ciliju struktūras anomālijām jaundzimušā periodā. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335-338).
8. Stīvenss, A., un Lowe, JS (1998). Cilvēka histoloģija. Harcourt Brace.
9. Velšs, U., un Sobotta, J. (2008). Histoloģija. Panamerican Medical Ed.