Inhalt
- Cilia gegen Flagella
- Die Struktur der eukaryotischen Zilien
- Die verschiedenen Typen und die Zilienfunktion
- Primäre Wimpern Spezialisierte Funktionen ausführen
- Bewegliche Flimmerhärchen verwenden Bewegung für verschiedene Zwecke
Cilia sind lange röhrenförmige Organellen, die sich auf der Oberfläche vieler eukaryotischer Zellen befinden. Sie haben eine komplexe Struktur und einen Mechanismus, mit dem sie kreisförmig winken oder peitschen können.
Die Cilienwirkung wird von einzelligen Organismen zur Fortbewegung und allgemein zum Bewegen von Flüssigkeiten verwendet, während Cilien, die sich nicht bewegen, zur sensorischen Eingabe verwendet werden.
Cilia gegen Flagella
Cilien haben viele Ähnlichkeiten zu Geißel , dass es sich um haarartige Verlängerungen einer Zelle handelt, die durch die Zellplasmamembran ragen.
Die Unterschiede zwischen Zilien und Flagellen sind Lage, Bewegung und Länge. Eine große Anzahl von Zilien befindet sich in der Regel über einen weiten Bereich der Zelloberfläche, während Flagellen entweder einzeln oder in geringer Anzahl vorhanden sind.
Zilien bewegen sich koordiniert zusammen und Flagellen bewegen sich unabhängig voneinander. Zilien sind in der Regel kürzer als Flagellen.
Flagellen sind in der Regel an einem Ende der Zelle zu finden und können zwar temperatur- oder substanzempfindlich sein, werden aber hauptsächlich zur Zellbewegung eingesetzt. Zilien haben mehrere mögliche sensorische Funktionen, insbesondere wenn sie Teil von sind Nervenzellenund sie können sich überhaupt nicht bewegen.
Zilien kommen nur in Eukaryoten vor, Flagellen sowohl in eukaryotischen als auch in prokaryotischen Zellen.
Die Struktur der eukaryotischen Zilien
Zilien in eukaryotischen Zellen haben eine komplizierte rohrförmig Struktur in einer Plasmamembran eingeschlossen. Die Tubuli bestehen aus lineare Polymerproteine Es werden neun äußere Mikrotubulus-Doublets gebildet, die symmetrisch um ein zentrales Paar innerer Tubuli angeordnet sind.
Das innere Paar sind zwei getrennte Tubuli, während die äußeren neun Doublets jeweils eine gemeinsame Tubuluswand teilen.
Die Sätze von 9 + 2 Mikrotubuli sind in einer zylindrischen Struktur angeordnet, die als Axonem und sind an die Zelle an einem Teil des Ciliums gebunden, der als Basalkörper oder Kinetosom. Der Basalkörper ist wiederum an der zytoplasmatischen Seite der Zellmembran verankert. Die Mikrotubuli werden von Proteinarmen, Speichen und Gliedern innerhalb der Zilien an Ort und Stelle gehalten.
Diese Proteinstrukturen geben den Zilien ihre Steifheit und sind ein wichtiger Bestandteil ihres Mobilitätssystems.
Das Motorprotein Dynein befindet sich in den Armen und Speichen, die die Mikrotubuli verbinden, und treibt die Bewegung der Zilien an. Die Dyneinmoleküle sind über Arme und Glieder an eines der Mikrotubuli gebunden.
Sie nutzen Energie aus Adenosintriphosphat (ATP), um eines der anderen Mikrotubuli auf und ab zu bewegen. Die variable Gleitbewegung der Mikrotubuli erzeugt eine Biegebewegung.
Die verschiedenen Typen und die Zilienfunktion
Cilien gibt es in zwei Grundtypen, aber jeder Typ kann mehrere Cilienfunktionen erfüllen. Sie haben je nach Funktion unterschiedliche Eigenschaften und Fähigkeiten.
Alle Zilien sind entweder beweglich oder unbeweglich, was bedeutet, dass sie sich bewegen können oder nicht. Nicht bewegliche Zilien werden auch als bezeichnet primär Zilien, und fast jede eukaryotische Zelle hat mindestens eine. Bewegliche Flimmerhärchen bewegen sich, aber ihre Funktionen sind unterschiedlich, und nur ein Typ ist eine Lokomotive, in der seine Bewegung die zugehörige Zelle bewegt.
Die verschiedenen Typen und Funktionen sind wie folgt:
Die in den meisten Zellen vorkommenden Wimpern dienen der Interaktion mit der Umgebung und anderen Zellen, sei es durch Bewegung oder sensorische Mittel. Die verschiedenen Arten von Wimpern helfen den Zellen, Funktionen zu erfüllen, die sie sonst nur schwer ausführen könnten.
Primäre Wimpern Spezialisierte Funktionen ausführen
Da sich die primären Zilien nicht bewegen müssen, ist ihre Struktur einfacher als die anderer Zilien. Anstelle der 9 + 2-Struktur der beweglichen Zilien fehlen ihnen die beiden zentralen Mikrotubuli-Paare und sie haben eine 9 + 0-Struktur. Sie brauchen kein Dynein-Motorprotein und es fehlen ihnen viele Arme, Speichen und Verbindungen, die mit der Bewegung der Zilien zusammenhängen.
Stattdessen kommen ihre sensorischen Fähigkeiten häufig aus der Verwendung von Nervenzellen Nervensignalisierung Funktionen zur Erfüllung ihrer sensorischen Aufgaben. Die meisten eukaryotischen Zellen haben mindestens eine dieser primären oder nicht beweglichen Zilien.
Wenn Zilien oder die mit ihnen verbundenen Zellen defekt sind oder fehlen, kann das Fehlen ihrer speziellen Funktionen zu ernsthaften Krankheiten führen.
Zilien auf Nierenzellen unterstützen beispielsweise die Nierenfunktion, und Probleme mit diesen Zellen verursachen eine polyzystische Nierenerkrankung. Primäre Zilien in den Augen helfen den Zellen dabei, Licht zu erkennen, und Defekte können durch eine Krankheit namens Retinitis pigmentosa zur Erblindung führen. Andere Zilien auf Riechneuronen sind für den Geruchssinn verantwortlich.
Spezialisierte Funktionen wie diese werden von primären Zilien im gesamten Körper ausgeführt.
Bewegliche Flimmerhärchen verwenden Bewegung für verschiedene Zwecke
Zellen mit beweglichen Zilien können die Bewegungsfähigkeiten ihrer Zilien auf verschiedene Weise nutzen. Ihr ursprünglicher Zweck war es, einzelligen Organismen zu helfen, sich zu bewegen, und diese Rolle spielen sie immer noch in primitiven Lebensformen wie Ciliaten.
Als sich mehrzellige Organismen entwickelten, wurden Zellen mit Zilien nicht mehr für die Fortbewegung des Organismus benötigt und übernahmen andere Aufgaben.
Cilial Bewegung hat mehrere Eigenschaften, die helfen, ihre Bewegung nützlich zu machen. Sie schlagen in der Regel koordiniert hin und her über mehrere Zilienreihen und bilden so einen effizienten Transportmechanismus.
Die meisten am Transport beteiligten Zellen weisen eine große Anzahl von Flimmerhärchen auf einer ihrer Oberflächen auf, was einen schnellen Transport bedeutender Volumina ermöglicht. Während sie die Zellen nicht direkt bewegen, können sie bei der Bewegung anderer Substanzen helfen.
Typische Beispiele sind:
Bewegliche Zilien befinden sich im Epithel vieler Körperteile, und obwohl ihre Funktion manchmal nicht gut verstanden wird, spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung des Organismus und bei Zellprozessen.
Ihre komplexe Struktur, der komplizierte interne Gleitmechanismus und ihre koordinierte Bewegung zeigen, dass Bewegung eine schwer zu realisierende biologische Funktion ist und eine Störung ihrer Funktionsweise häufig zu Krankheiten für den Organismus führt.
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