Cilia (enkelvoud cilium ) en flagella (enkelvoud flagellum ) zijn flexibele verlengstukken van het celmembraan die beweeglijkheid in aquatische omgevingen mogelijk maken. Terwijl cilia doorgaans kort zijn en in rijen zijn gerangschikt, zijn flagella langer en vaak solitair. Beide structuren delen een gemeenschappelijke architectuur, maar verschillen in lengte en opstelling.

Mobiele context

Alle levende cellen bevatten een plasmamembraan, cytoplasma, DNA en ribosomen. Eukaryotische cellen voegen een kern en andere membraangebonden organellen toe, zoals mitochondriën, chloroplasten en het endoplasmatisch reticulum. Cilia zijn exclusief voor eukaryoten, terwijl zowel eukaryotische als prokaryotische cellen flagella kunnen bezitten.

Microtubuli en het cytoskelet

Microtubuli, samengesteld uit tubuline-eiwitten, zijn een van de drie typen filamenten in het cytoskelet; de andere zijn actinefilamenten en intermediaire filamenten. Ze bieden structurele ondersteuning, vergemakkelijken het intracellulaire transport en vormen de mitotische spil tijdens de celdeling.

Soorten bacteriële flagella

• Monotrijk – een enkel flagellum, bijvoorbeeld Vibrio cholerae.
• Lophotrichous – meerdere flagellen die uit één pool komen.
• Amfirijk – één flagellum aan elke pool.
• Peritrichous – flagella verspreid over de hele cel, bijvoorbeeld Escherichia coli.

De 9+2 axoneemstructuur

Zowel cilia als flagella delen de klassieke 9+2 opstelling:negen perifere microtubulus-doubletten omringen twee centrale singlets. Deze structuur, het axoneme genoemd, wordt bij elkaar gehouden door radiale spaken en dyneïne-armen. Dyneïnemotoren genereren de glijdende beweging die het axoneme buigt, waardoor het organel of de vloeistof over het celoppervlak wordt voortbewogen.

Basaal lichaam en overgangszone

Aan de basis van het axoneme ligt het basale lichaam, een centriolenachtige cilinder met negen microtubuli-tripletten. Het basale lichaam verankert het organel aan het plasmamembraan via een overgangszone, een gespecialiseerd gebied dat de eiwittransport naar het cilium of flagellum reguleert.

Functies van Cilia en Flagella

Beweeglijke cilia vegen slijm in de luchtwegen, stuwen het ei door de eileider en verplaatsen eencellige organismen. Sensorische cilia dienen als antennes en detecteren mechanische of chemische signalen. Flagella, vooral in spermacellen, zorgt voor de voortstuwing in vloeibare media, terwijl bacteriële flagella een koppel genereert dat het cellichaam laat draaien.

Belangrijke eiwitten en mechanismen

Dyneïne-armen verbruiken ATP om het glijden van microtubuli mogelijk te maken. Nexin-links verbinden aangrenzende doubletten en coördineren de buiging. Bij eukaryote flagella worden de dyneïne-armen gereguleerd door calcium en andere signaalmoleculen, waardoor een nauwkeurige controle van de hartslagpatronen mogelijk is.

Over het geheel genomen werken het basale lichaam en het axoneem samen om de dynamische, veelzijdige uitbreidingen te creëren die essentieel zijn voor de voortbeweging en zintuiglijke waarneming van een breed scala aan organismen.