CILIA: CHARAKTERISTIKA, STRUKTURA, FUNKCE A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Tyto řasy jsou krátké vláknité výčnělky přítomné na povrchu plazmatické membrány mnoha typů buněk. Tyto struktury jsou schopny vibračních pohybů, které slouží k buněčné lokomotivě ak vytváření proudů v mimobuněčném prostředí.

Mnoho buněk je lemováno řasinkou o délce přibližně 10 um. Obecně se cilia pohybuje v poměrně koordinovaném pohybu zepředu dopředu. Tímto způsobem buňka prochází tekutinou nebo tekutina putuje po povrchu samotné buňky.

Zdroj: Respektive: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

Tyto prodloužené struktury v membráně jsou tvořeny hlavně mikrotubuly a jsou zodpovědné za pohyb v různých typech buněk v eukaryotických organismech.

Cilia jsou charakteristické pro skupinu řasnatých prvoků. Oni jsou obvykle přítomni v eumetazoa (kromě v nematodes a členovci), kde oni jsou obecně lokalizováni v epiteliálních tkáních, tvořit řasinkový epithelia.

vlastnosti

Eukaryotické řasy a bičíky jsou velmi podobné struktury, každá s průměrem přibližně 0,25 um. Strukturálně jsou podobné bičínám, ale v buňkách, které je prezentují, jsou mnohem početnější než bičíky, které mají na povrchu buněk vzhled klků.

Cilium se nejprve posune dolů a poté se postupně narovná, což působí dojmem veslování.

Cilia se pohybuje takovým způsobem, že každý je mírně mimo rytmus se svým nejbližším sousedem (metachronní rytmus) a vytváří konstantní tok tekutiny přes buněčný povrch. Tato koordinace je čistě fyzická.

Někdy propracovaný systém mikrotubulů a vláken se připojuje k bazálním tělům, ale nebylo prokázáno, že hrají koordinační roli v ciliárním pohybu.

Zdá se, že mnoho cilií nefunguje jako mobilní struktury a byly nazývány primární cilií. Většina živočišných tkání má primární řasenku včetně buněk ve vajcovodech, neuronech, chrupavkách, ektodermu vyvíjejících se končetin, jaterních buňkách, močových vývodech.

Ačkoli ty nejsou mobilní, bylo pozorováno, že ciliární membrána má četné receptory a iontové kanály se senzorickou funkcí.

Ciliated organismů

Cilia jsou důležitým taxonomickým znakem pro klasifikaci protozoů. Ty organismy, jejichž hlavním mechanismem lokomoce je prostřednictvím řasinek, patří mezi „ciliates nebo ciliates“ (Phylum Ciliophora = nosné nebo přítomné řasinky).

Tyto organismy dostávají toto jméno, protože buněčný povrch je lemován řasinkami, které bijí kontrolovaným rytmickým způsobem. V této skupině se uspořádání řasinek velmi liší a dokonce i některé organismy postrádají řasinku u dospělých, protože jsou přítomny v raných stádiích životního cyklu.

Ciliates jsou obvykle největší protozoi s délkou v rozmezí od 10 µm do 3 mm, a jsou také nejvíce strukturálně nejsložitější se širokou škálou specializací. Cilia jsou obecně uspořádány v podélných a příčných řadách.

Zdá se, že všichni ciliaté mají kin systémy, dokonce i ty, kterým v určitém okamžiku chybí řasenka. Mnoho z těchto organismů žije volně a jiné jsou specializovanými symbionty.

Struktura

Cilia roste z bazálních těl, která jsou úzce spjata s centioly. Bazální tělíska mají stejnou strukturu jako středová tělesa, která jsou uložena v centrosomech.

Bazální tělíska mají jasnou roli v organizaci mikrotubulů axonemu, což představuje základní strukturu řasinek, jakož i ukotvení řasinek k buněčnému povrchu.

Axoném je tvořen sadou mikrotubulů a souvisejících proteinů. Tyto mikrotubuly jsou uspořádány a modifikovány tak zvláštním způsobem, že to bylo jedno z nejpřekvapivějších zjevení elektronové mikroskopie.

Obecně jsou mikrotubuly uspořádány v charakteristickém vzoru „9 + 2“, ve kterém je centrální dvojice mikrotubulů obklopena 9 dublety vnější mikrotubuly. Tato konformace 9 + 2 je charakteristická pro všechny formy řasinek od prvoků až po ty, které se vyskytují u lidí.

Mikrotubuly se rozprostírají nepřetržitě po délce axonemu, který je obvykle asi 10 um dlouhý, ale v některých buňkách může být až 200 um. Každá z těchto mikrotubulů má polaritu, mínus (-) konce jsou připojeny k „základnímu tělu nebo kinetozomu“.

Mikrotubulární charakteristiky

Mikrotubuly axonemu jsou spojeny s četnými proteiny, které vyčnívají v pravidelných polohách. Některé z nich fungují jako zesíťovací vazby, které obsahují svazky mikrotubulů dohromady, a jiné vytvářejí sílu pro generování jejich pohybu.

Centrální pár mikrotubulů (individuální) je kompletní. Avšak dvě mikrotubuly, které tvoří každý z vnějších párů, jsou strukturálně odlišné. Jeden z nich zvaný tubule "A" je kompletní mikrotubula tvořená 13 protofilamenty, druhá neúplná (tubule B) se skládá z 11 protofilamentů připojených k tubulu A.

Těchto devět párů vnějších mikrotubulů je spojeno navzájem a se středním párem pomocí radiálních můstků proteinu „nexin“. Ke každému tubulu "A" jsou připojena dvě dyneinová ramena, s motorickou aktivitou těchto ciliárních axonemických dyneinů odpovědných za porážku řasinek a dalších struktur se stejnou konformací, jako je bičínek.

Pohyb řasinek

Cilii se pohybují ohýbáním axonému, což je komplexní svazek mikrotubulů. Shluky řasinek se pohybují v jednosměrných vlnách. Každé cilium se pohybuje jako bič, cilium je plně prodlouženo a následuje fáze zotavení z jeho původní polohy.

Pohyby řasinek jsou v podstatě vytvářeny klouzáním vnějších mikrotubulárních dubletů vůči sobě, poháněnými motorickou aktivitou axonemického dyneinu. Báze dyneinu se váže na mikrotubuly A a hlavní skupiny se váží na sousední tubuly B.

Kvůli nexinu v můstcích, které se připojují k vnějším mikrotubulím axonemu, je posunutí jednoho dubletu nad druhým donutí ohnout se. Ta odpovídá základu pohybu řasinek, což je proces, o kterém je stále málo známo.

Následně se mikrotubuly vrátí do své původní polohy, což způsobuje, že cilium znovu získá svůj klidový stav. Tento proces umožňuje řasnatému oblouku a vyvolává účinek, který spolu s ostatními řasinkami na povrchu poskytuje mobilitu buňce nebo okolnímu prostředí.

Energie pro ciliární pohyb

Podobně jako cytoplazmatický dynein má ciliární dynein motorickou doménu, která hydrolyzuje ATP (aktivitu ATPázy), aby se pohyboval po mikrotubulu směrem k jeho mínusovému konci, a oblast nesoucí náboj ocasu, která v tomto případ je přilehlá mikrotubula.

Cilia se pohybuje téměř nepřetržitě, a proto vyžaduje velkou dodávku energie ve formě ATP. Tato energie je generována velkým množstvím mitochondrií, které normálně oplývají v blízkosti bazálních těl, což je místo, kde cilia pochází.

Funkce

Hnutí

Hlavní funkcí řasinek je pohyb tekutiny přes buněčný povrch nebo pohánění jednotlivých buněk tekutinou.

Pohyb ciliárií je životně důležitý u mnoha druhů funkcí, jako je manipulace s potravinami, reprodukce, vylučování a osmoregulace (například v plamenných buňkách) a pohyb tekutin a hlenu po povrchu buněčných vrstev. epiteliální.

Cilia v některých prvokech, jako je Paramecium, je zodpovědná za mobilitu organismu a za zametání organismů nebo částic směrem k ústní dutině při jídle.

Dýchání a krmení

U mnohobuněčných zvířat fungují při dýchání a výživě, nesou respirační plyny a částice potravin nad vodou na buněčném povrchu, například u měkkýšů, jejichž krmení probíhá filtrací.

U savců jsou dýchací cesty lemovány vláskovými buňkami, které tlačí hlen obsahující prach a bakterie do krku.

Cilia také pomůže zamést vejce podél oviduct a příbuzná struktura, flagellum, pohání sperma. Tyto struktury jsou zvláště patrné ve vejcovodech, kde pohybují vajíčkem do děložní dutiny.

Vlasové buňky, které lemují dýchací cesty, které jej očistí od hlenu a prachu. V epiteliálních buňkách, které lemují lidské dýchací cesty, velké množství řasinek (109 / cm2 nebo více) zametá vrstvy hlenu spolu se zachycenými prachovými částicemi a mrtvými buňkami do úst, kde jsou spolknuty a eliminovány.

Strukturální abnormality řasinek

U lidí způsobují některé dědičné vady ciliárního dyneinu tzv. Kartenegerův syndrom nebo syndrom imobilních cilií. Tento syndrom je charakterizován mužskou sterilitou v důsledku imobility spermií.

Kromě toho mají lidé s tímto syndromem vysokou náchylnost k plicním infekcím v důsledku ochrnutí řasinek v dýchacích cestách, které nedokáží vyčistit prach a bakterie, které se v nich ukládají.

Na druhé straně tento syndrom způsobuje defekty v určení levé-pravé osy těla během časného embryonálního vývoje. Ta byla nedávno objevena a souvisí s lateralitou a lokalizací určitých orgánů v těle.

Jiné podmínky tohoto typu mohou nastat kvůli konzumaci heroinu během těhotenství. Novorozenci se mohou projevit prodlouženou novorozeneckou respirační úzkostí v důsledku ultrastrukturální změny axonému řasinek v respiračním epitelu.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Základní buněčná biologie. New York: Garland Science. 2. vydání.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. a Walter, P. (2008). Molekulární biologie buňky. Garland Science, Taylor a Francis Group.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: věda a příroda. Pearsonovo vzdělávání.
4. Cooper, GM, Hausman, RE a Wright, N. (2010). Buňka. (str. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrované základy zoologie. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J a H. Merchand Larios. (2003). Buněčná a molekulární biologie. Mexiko. Redakční Pearsonovo vzdělávání.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Souvislost mezi užíváním heroinu během těhotenství a strukturálními abnormalitami respirační řasinky v novorozeneckém období. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A., a Lowe, JS (1998). Lidská histologie. Harcourt Brace.
9. Welsch, U. a Sobotta, J. (2008). Histologie. Panamerican Medical Ed.