CILIA: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT JA ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Värekarvat ovat lyhyitä lankamainen ulokkeiden pinnalla esiintyy solukalvon monien solutyyppien. Nämä rakenteet kykenevät värähtelyliikkeisiin, jotka palvelevat solujen liikkumista ja virtojen luomista solunulkoisessa ympäristössä.

Useita soluja vuorataan silikageelillä, joiden pituus on noin 10 um. Yleensä siliat liikkuvat melko koordinoidusti edestä eteenpäin. Tällä tavalla solu kulkee nesteen läpi tai neste kulkee itse solun pinnalla.

Lähde: Vastaavasti: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

Nämä kalvon pitkittyneet rakenteet muodostuvat pääasiassa mikrotubuluksista ja vastaavat liikkeistä erityyppisissä soluissa eukaryoottisissa organismeissa.

Cilia ovat tyypillisiä silmämääräisten alkueläinten ryhmälle. Niitä esiintyy yleensä eumetatsoissa (paitsi nematodeissa ja niveljalkaisissa), joissa ne sijaitsevat yleensä epiteelikudoksissa ja muodostavat silmäilevän epiteelin.

ominaisuudet

Eukaryoottiset silikat ja flagellat ovat hyvin samanlaisia ​​rakenteita, kumpikin halkaisija on noin 0,25 um. Rakenteellisesti ne ovat samankaltaisia ​​flagellan kanssa, mutta niissä soluissa, jotka esittävät niitä, niitä on paljon enemmän kuin flagella, ja niiden solujen pinnalla on villi.

Celium liikkuu ensin alaspäin ja suoristuu sitten vähitellen antaen vaikutelman soutuesta liikkeestä.

Silikageet liikkuvat siten, että kukin on hieman rytmistä lähimmän naapurinsa kanssa (metakroonisella rytmillä) tuottaen jatkuvan nestevirtauksen solun pinnan yli. Tämä koordinaatio on puhtaasti fyysistä.

Joskus hienostunut mikrotubulusten ja kuitujen järjestelmä liittyy perusrunkoihin, mutta ei ole todistettu, että niillä on koordinoiva rooli siliaariliikkeessä.

Monet siliat eivät näytä toimivan liikkuvina rakenteina, ja niitä on kutsuttu ensisijaisiksi silikoiksi. Useimmissa eläinkudoksissa on primaarisia silikoja, mukaan lukien munasolujen, hermosolujen, rustojen, kehittyvien raajojen ektodermat, solut, maksasolut, virtsaputket.

Vaikka jälkimmäiset eivät ole liikkuvia, havaittiin, että siliaarikalvolla oli lukuisia reseptoreita ja ionikanavia, joilla oli aistitoiminto.

Sidotut organismit

Cilia on tärkeä taksonominen luonne alkueläinten luokittelussa. Ne organismit, joiden liikkumisen päämekanismi on silikoiden avulla, kuuluvat "silikaatteihin tai silikaateihin" (Phylum Ciliophora = jotka kantavat tai esiintyvät silikoissa).

Nämä organismit saavat sen nimen, koska solun pinta on vuorattu silikoilla, jotka lyövät kontrolloidulla rytmisellä tavalla. Tässä ryhmässä silikoiden järjestely vaihtelee suuresti ja jopa joillakin organismeilla puuttuu silia aikuiselta, koska ne ovat läsnä elinkaaren varhaisessa vaiheessa.

Siliaatit ovat yleensä suurimpia alkueläimiä, joiden pituus vaihtelee välillä 10 μm - 3 mm, ja ne ovat myös rakenteellisesti monimutkaisimpia monien erikoistumisalueiden kanssa. Cilia on yleensä järjestetty pitkittäiseen ja poikittaiseen riviin.

Kaikilla silikaateilla näyttää olevan sukulaisjärjestelmiä, jopa niillä, joista siliat puuttuvat jossain vaiheessa. Monet näistä organismeista ovat vapaasti eläviä ja toiset ovat erikoistuneita symbiootteja.

Rakenne

Cilia kasvaa peruskappaleista, jotka ovat läheisessä yhteydessä keskipisteisiin. Peruskappaleilla on sama rakenne kuin sentrioleilla, jotka on upotettu sentriosomeihin.

Peruskappaleilla on selkeä rooli aksoneemin mikrotubulusten organisoinnissa, mikä edustaa silikoiden perustavaa rakennetta, samoin kuin silikoiden kiinnittymistä solun pintaan.

Aksoneema koostuu joukosta mikrotubuluksia ja niihin liittyviä proteiineja. Nämä mikrotubulukset on järjestetty ja muunnettu niin uteliaalla kuviolla, että se oli yksi elektronimikroskopian yllättävimmistä paljastuksista.

Yleensä mikrotubulukset on järjestetty tunnusomaiseen "9 + 2" -kuvioon, jossa mikrotubulusten keskiparia ympäröivät 9 ulkoista mikrotubulusdublettia. Tämä 9 + 2-konformaatio on ominaista kaikille silikoiden muotoille alkueläimistä ihmisissä löydettäviin.

Mikrotubulukset ulottuvat jatkuvasti aksoneeman pituudella, joka on yleensä noin 10 pm, mutta voi joissain soluissa olla jopa 200 pm. Jokaisella näistä mikrotubulleista on polaarisuus, miinus (-) pää on kiinnitetty ”perusrunkoon tai kinetoomiin”.

Mikrotubulusten ominaisuudet

Aksoneemin mikrotubulukset liittyvät moniin proteiineihin, jotka ulkonevat säännöllisissä asemissa. Jotkut niistä toimivat ristisidoksina, jotka sisältävät mikrotubulus niput yhdessä, ja toiset tuottavat voiman saman liikkeen aikaansaamiseksi.

Keskimääräinen pari mikrotubuluksia (yksittäiset) on valmis. Kaksi mikroputkea, jotka muodostavat kumpikin ulkoparista, ovat kuitenkin rakenteellisesti erilaisia. Yksi niistä, nimeltään tubule "A", on kokonainen mikrotubuula, joka koostuu 13 protofilamentista, toinen epätäydellinen (tubule B) koostuu 11 protofilamentista, jotka on kiinnitetty putkeen A.

Nämä yhdeksän paria ulkoisia mikrotubuluksia on kytketty toisiinsa ja keskuspariin proteiinin “neksiini” säteittäisten siltojen avulla. Kaksi dyneiinivarret on kiinnitetty kuhunkin "A" -putkeen, näiden siliaaristen aksonemisten dyneiinien motorisella aktiivisuudella, joka vastaa silikoiden ja muiden saman rakenteen omaavien rakenteiden, kuten flagellan, lyömisestä.

Silikoiden liike

Cilia siirretään aksoneemin taivutuksella, joka on monimutkainen mikrotubuluspaketti. Silkkuklustereita liikkuu yksisuuntaisissa aalloissa. Jokainen cilium liikkuu kuin ruoska, cilium on täysin pidennetty, mitä seuraa palautumisvaihe alkuperäisestä asennostaan.

Silikoiden liikkeet saadaan pohjimmiltaan ulkoisten mikrotubulusten kaksinkertaistumisesta liu'uttamalla toisiinsa nähden, aksonemisen dyneiinin motorisen aktiivisuuden ohjaamana. Dyneiinin perusta sitoutuu A-mikrotubuluksiin ja pääryhmät sitoutuvat vierekkäisiin B-putkiin.

Aksoneemin ulkoisia mikrotubuluksia yhdistävien siltojen neksiinin takia yhden dubletin liu'uttaminen toisen päälle pakottaa ne taipumaan. Jälkimmäinen vastaa silikan liikkeen perustaa, prosessia, josta vain vähän tiedetään.

Myöhemmin mikrotubulukset palautuvat alkuperäiseen asentoonsa, aiheuttaen siliumin palautumisen lepotilaansa. Tämän prosessin avulla cilium voi kaareutua ja tuottaa vaikutuksen, joka yhdessä muiden pinnalla olevien silikaalien kanssa antaa liikkuvuuden soluun tai sitä ympäröivään ympäristöön.

Energia siiliaariseen liikkeeseen

Kuten sytoplasmisessa dyneiinissa, ciliaarisella dyneiinilla on motorinen domeeni, joka hydrolysoi ATP: tä (ATPaasiaktiivisuus) liikkuakseen mikrotubulusta kohti sen miinuspäätä, ja hännän varaava alue, joka tässä tapaus on vierekkäinen mikrotubuuli.

Cilia liikkuu melkein jatkuvasti ja vaatii siksi paljon energiaa ATP: n muodossa. Tätä energiaa tuottaa suuri joukko mitokondrioita, joita on runsaasti runko-osien lähellä, mistä silikaatit ovat lähtöisin.

ominaisuudet

liike

Silikoiden päätehtävänä on siirtää nestettä solun pinnan yli tai kuljettaa yksittäisiä soluja nesteen läpi.

Suolen liikkuminen on elintärkeää monille lajeille sellaisissa toiminnoissa kuin ruuan käsittely, lisääntyminen, erittyminen ja osmoregulaatio (esimerkiksi flamboyant soluissa) sekä nesteiden ja liman liikkuminen solukerrosten pinnalla. epiteelin.

Joidenkin alkueläinten, kuten paramesiumin, silikaatit ovat vastuussa sekä organismin liikkuvuudesta että organismien tai partikkelien pyyhkimisestä suun suuonteloon ruokaa varten.

Hengitys ja ruokinta

Monisoluisissa eläimissä ne toimivat hengityksessä ja ravinnossa kantaen hengityskaasuja ja ruokahiukkasia veden yli solun pinnalla, kuten esimerkiksi nilviäisissä, joiden ruokinta tapahtuu suodattamalla.

Nisäkkäissä hengitysteet ovat vuorattu hiussoluilla, jotka työntävät pölyä ja bakteereita sisältävää limaa kurkkuun.

Siliot auttavat myös pyyhkimään munia munasarjaa pitkin, ja niihin liittyvä rakenne, flagellum, ajaa siittiöt. Nämä rakenteet ovat erityisen ilmeisiä munanjohtimissa, joissa ne liikuttavat munaa kohdunonteloon.

Hengityselimiä linjaavat hiussolut puhdistavat sen limasta ja pölystä. Epiteelisoluissa, jotka linjaavat ihmisen hengitysteitä, suuri määrä silia (109 / cm2 tai enemmän) pyyhkäisee limakerrokset yhdessä loukkuun jääneiden pölyhiukkasten ja kuolleiden solujen kanssa suuhun, missä ne nielaistetaan ja poistetaan.

Silikoiden rakenteelliset poikkeavuudet

Ihmisillä jotkut ciliaarisen dyneiinin perinnölliset viat aiheuttavat ns. Kartenegerin oireyhtymän tai liikkumattoman siliaoireyhtymän. Tälle oireyhtymälle on ominaista miesten steriiliys johtuen siittiöiden liikkumattomuudesta.

Lisäksi ihmisillä, joilla on tämä oireyhtymä, on korkea herkkyys keuhkoinfektioille hengitysteiden silikaatin halvaantumisen vuoksi, koska ne eivät puhdista pölyä ja niihin tarttuvia bakteereja.

Toisaalta tämä oireyhtymä aiheuttaa puutteita kehon vasemman ja oikean akselin määrittämisessä varhaisen alkion kehityksen aikana. Jälkimmäinen löydettiin äskettäin ja liittyy tiettyjen elinten lateraalisuuteen ja sijaintiin kehossa.

Muita tämän tyyppisiä tiloja voi esiintyä heroiinin käytön vuoksi raskauden aikana. Vastasyntyneillä voi olla pitkäaikainen vastasyntyneen hengitysvaikeus hengitysteepitelian silikan aksoneeman muuttuvan infrastruktuurin muutoksen vuoksi.

Viitteet

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. ja Walter, P. (2004). Oleellinen solubiologia. New York: Garland Science. 2. painos.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Solun molekyylibiologia. Garland Science, Taylor ja Francis -ryhmä.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologia: tiede ja luonto. Pearson koulutus.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Solu. (s. 397 - 402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integroituneet eläintieteen periaatteet. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Solu- ja molekyylibiologia. Meksiko. Toimituksellinen Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Heroiinin käytön raskauden ja hengityselinten rakenteellisten poikkeavuuksien välinen yhteys vastasyntyneiden aikana. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A., ja Lowe, JS (1998). Ihmisen histologia. Harcourt Brace.
9. Welsch, U., ja Sobotta, J. (2008). Histologia. Panamerican Medical Ed.