science >> Wetenschap >  >> Biologie

Cilia: definitie, types en functie

Cilia zijn lange, buisvormige organellen die op het oppervlak van veel eukaryotische cellen worden gevonden. Ze hebben een complexe structuur en een mechanisme waarmee ze in een cirkelvormig patroon kunnen zwaaien of op een whiplike-manier kunnen klikken.

Ciliale actie wordt gebruikt door eencellige organismen voor voortbeweging en in het algemeen voor bewegende vloeistoffen, terwijl trilhaartjes worden niet gebruikt voor sensorische input.
Cilia vs Flagella

Cilia hebben veel overeenkomsten met flagella
in die zin dat het haarachtige verlengingen van een cel zijn die door het celplasmamembraan steken.

Verschillen tussen cilia en flagella zijn onder andere locatie, beweging en lengte. Een groot aantal trilhaartjes heeft de neiging zich over een breed gebied van het celoppervlak te bevinden, terwijl de flagella solitair of weinig in aantal zijn.

Cilia bewegen samen op een gecoördineerde manier, terwijl de flagella onafhankelijk bewegen. Cilia zijn meestal korter dan flagella.

Flagella zijn meestal te vinden aan het ene uiteinde van de cel, en hoewel ze gevoelig kunnen zijn voor temperatuur of bepaalde stoffen, worden ze voornamelijk gebruikt voor celbeweging. Cilia hebben verschillende mogelijke sensorische functies, vooral wanneer ze deel uitmaken van zenuwcellen
, en ze kunnen helemaal niet bewegen.

Cilia worden alleen gevonden in eukaryoten, terwijl flagella wordt gevonden in zowel eukaryotische als prokaryotische cellen .
De structuur van eukaryote cilia

Cilia in eukaryotische cellen hebben een gecompliceerde buisvormige
structuur ingesloten in een plasmamembraan. De tubuli zijn samengesteld uit lineaire polymere eiwitten en vormen negen buitenste microtubulusdubbeltjes die symmetrisch rond een centraal paar binnenste tubuli zijn geplaatst.

Het binnenste paar zijn twee afzonderlijke tubuli terwijl de buitenste negen doubletten elk delen een gemeenschappelijke buiswand.

De sets van 9 + 2 microtubuli
zijn gerangschikt in een cilindrische structuur genaamd een axoneme
en zijn bevestigd aan de cel op een deel van de cilium het basaal lichaam
of kinetosome
genoemd. Het basale lichaam is op zijn beurt verankerd aan de cytoplasmatische zijde van het celmembraan. De microtubuli worden op hun plaats gehouden door eiwitarmen, spaken en schakels in de cilia.

Deze eiwitstructuren geven de cilia hun stijfheid en zijn een belangrijk onderdeel van hun mobiliteitssysteem.

De > motoreiwit
dyneïne
bevindt zich in de armen en spaken die de microtubuli verbinden, en het stuurt de beweging van de trilhaartjes aan. De dyneinemoleculen zijn aan een van de microtubuli gehecht via de armen en verbindingen.

Ze gebruiken energie van adenosinetrifosfaat (ATP) om een van de andere microtubuli op en neer te bewegen. De variabele glijbeweging van de microtubuli produceert een buigbeweging.
De verschillende typen en Cilia-functie

Cilia zijn er in twee basistypen, maar elk type kan verschillende cilindrische functies vervullen. Afhankelijk van hun functie hebben ze verschillende kenmerken en mogelijkheden.

Alle trilharen zijn beweeglijk of niet-beweeglijk, wat betekent dat ze kunnen bewegen of niet. Niet-beweeglijke cilia worden ook primaire cilia genoemd, en bijna elke eukaryotische cel heeft er minstens één. Motile cilia bewegen, maar hun functies zijn gevarieerd, en slechts één type is locomotief in die zin dat de beweging de bijbehorende cel verplaatst.

De verschillende typen en functies zijn als volgt:

  • Primair cilia, chemische sensoren: de cilia zijn stationair, maar ze detecteren de aanwezigheid van stoffen zoals eiwitten en sturen overeenkomstige signalen naar cellen zoals niercellen.
  • Primaire cilia, fysieke sensoren: de cilia van deze cellen zijn gevoelig aanraken en bewegen. Dergelijke cilia zijn verantwoordelijk voor het detecteren van geluid in het binnenoor.
  • Primaire cilia, signalering: De cilia detecteren celsignalering zoals Hedgehog (Hh) -signalering, een sleutelfactor in de ontwikkeling van zoogdiercellen en weefsel.
  • Motile cilia, voortbeweging: Met de cilia kunnen cellen zich verplaatsen op zoek naar voedsel en gevaar vermijden, vooral in eencellige organismen zoals het paramecium.
  • Motile cilia, transport: Cilia gebruiken hun beweging om het transport van vloeistof door een buis of kanaal te bevorderen zoals in de eileider.
  • Motiele cilia, verwijdering van verontreinigingen: Cilia gebruiken hun beweging om verontreinigende deeltjes af te geven en naar buiten te verplaatsen, zoals in de luchtwegen systeem.

    De trilhaartjes die op de meeste cellen voorkomen, worden gebruikt als een manier om te communiceren met de omgeving en met andere cellen, hetzij door beweging of door zintuiglijke middelen. De verschillende soorten cilia helpen cellen functies te vervullen die ze anders moeilijk zouden kunnen uitvoeren.
    Primaire Cilia Voer gespecialiseerde functies uit

    Aangezien primaire cilia niet hoeven te bewegen, is hun structuur eenvoudiger dan die van andere trilharen. In plaats van de 9 + 2-structuur van beweeglijke cilia missen ze de twee centrale paren microtubuli en hebben ze een 9 + 0-structuur. Ze hebben het dyneïne-motoreiwit niet nodig en missen veel van de armen, spaken en schakels die verband houden met ciliaire beweging.

    In plaats daarvan komen hun sensorische vermogens vaak voort uit het zijn van cilia van de zenuwcellen en het gebruik van zenuwsignalering
    functies om hun zintuiglijke taken uit te voeren. De meeste eukaryotische cellen hebben ten minste een van deze primaire of niet-beweeglijke cilia.

    Als cilia of de bijbehorende cellen defect of afwezig zijn, kan het ontbreken van hun gespecialiseerde functies leiden tot ernstige ziekten.

    Bijvoorbeeld, trilhaartjes op niercellen helpen de nierfunctie en problemen met deze cellen veroorzaken polycystische nierziekte. Primaire cilia in de ogen helpen cellen licht te detecteren en defecten kunnen blindheid veroorzaken door een ziekte die retinitis pigmentosa wordt genoemd. Andere cilia op reukneuronen zijn verantwoordelijk voor het reukvermogen.

    Gespecialiseerde functies zoals deze worden uitgevoerd door primaire cilia door het hele lichaam.
    Motile Cilia Gebruik beweging voor verschillende doeleinden

    Cellen met beweeglijke cilia kunnen de bewegingsmogelijkheden van hun cilia op verschillende manieren gebruiken. Hun oorspronkelijke doel was om eencellige organismen te helpen bewegen, en ze spelen nog steeds deze rol in primitieve levensvormen zoals ciliaten.

    Toen meercellige organismen evolueerden, waren cellen met cilia niet langer nodig voor de voortbeweging van organismen en namen ze aan andere taken.

    Ciliale beweging heeft verschillende kenmerken die hun beweging nuttig maken. Ze verslaan meestal op gecoördineerde wijze heen en weer over verschillende rijen trilhaartjes, wat een efficiënt transportmechanisme vormt.

    De meeste cellen die betrokken zijn bij transport hebben een groot aantal trilhaartjes op een van hun oppervlakken, waardoor ze snel transport van aanzienlijke volumes mogelijk. Hoewel de cellen niet direct worden verplaatst, kunnen ze helpen bij de beweging van andere stoffen.

    Typische voorbeelden zijn:

  • Ademhalingssysteem: cellen met maximaal 200 cilia lijndelen van de luchtwegen systeem zoals de luchtpijp. Hun gecoördineerde golfbeweging transporteert slijm uit de luchtwegen en brengt deeltjes of vuil mee.
  • Eileiders: het slaan van trilhaartjes in de wanden van de eileiders drijft de eicel naar beneden de buis in de baarmoeder waar deze wordt bevestigd en groeit. Als de cilia defect zijn, komt de eicel niet in de baarmoeder en kan een ectopische zwangerschap
    het gevolg zijn.
  • Middenoor: Ciliated cellen op het epitheel
    van het midden oorhulp bij de ontwikkeling van het gehoor. Defecten in deze beweeglijke cilia kunnen resulteren in een ziekte die otitis media
    wordt genoemd en kan leiden tot gehoorverlies.

    Motiele cilia worden aangetroffen op het epitheel van vele delen van het lichaam, en hoewel hun functie soms niet goed wordt begrepen, nemen ze een cruciale rol in bij de ontwikkeling van organismen en celprocessen.

    Hun complexe structuur, het ingewikkelde interne schuifmechanisme en hun gecoördineerde beweging tonen aan dat beweging een moeilijk te realiseren biologische functie is, en een storing in hun werking resulteert vaak in ziekte voor het organisme.

    Gerelateerde celbiologische inhoud:


  • Celcyclus
  • Signaaltransductie
  • Celdeling
  • Epitheliale cellen