CILIA: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, FUNCȚII ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Cele Cilii sunt proiecții filamentare scurte prezente pe suprafețele membranei plasmatice a multor tipuri de celule. Aceste structuri sunt capabile de mișcări vibratorii care servesc pentru locomoția celulară și pentru crearea de curenți în mediul extracelular.

Multe celule sunt căptușite de cili cu o lungime de aproximativ 10 um. În general, cilia se deplasează într-o mișcare destul de coordonată înapoi. În acest fel, celula călătorește prin fluid sau fluidul călătorește pe suprafața celulei în sine.

Sursa: Respectiv: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

Aceste structuri prelungite în membrană sunt constituite în principal din microtubuli și sunt responsabile pentru mișcarea în diferite tipuri de celule din organismele eucariote.

Ciliile sunt caracteristice grupului de protozoare ciliate. Ele sunt de obicei prezente în eumetazoa (cu excepția nematodelor și artropodelor), unde sunt în general localizate în țesuturile epiteliale, formând epitelii ciliate.

caracteristici

Ciliul eucariot și flagelul sunt structuri foarte asemănătoare, fiecare având un diametru de aproximativ 0,25 um. Structurale sunt similare cu flagelele, însă în acele celule care le prezintă ele sunt mult mai numeroase decât flagelele, având un aspect de vilozități pe suprafața celulei.

Ciliul se mișcă mai întâi în jos și apoi se îndreaptă treptat, dând impresia unei mișcări de rind.

Cilia se mișcă astfel încât fiecare să fie ușor în afara ritmului cu vecinul cel mai apropiat (ritm metacron), producând un flux constant de fluid pe suprafața celulei. Această coordonare este pur fizică.

Uneori, un sistem elaborat de microtubuli și fibre se alătură corpurilor bazale, dar nu s-a dovedit că acestea joacă un rol de coordonare în mișcarea ciliară.

Mulți cili nu par să funcționeze ca structuri mobile și au fost numiți cili primari. Majoritatea țesuturilor animale au cili primari, inclusiv celule din oviducte, neuroni, cartilaj, ectoderm al extremităților în curs de dezvoltare, celule hepatice, conducte urinare, printre altele.

Deși acestea din urmă nu sunt mobile, s-a observat că membrana ciliară avea numeroși receptori și canale ionice cu funcție senzorială.

Organisme ciliate

Cilii sunt un caracter taxonomic important pentru clasificarea protozoarelor. Acele organisme al căror principal mecanism de locomoție este prin intermediul cililor aparțin "ciliatilor sau ciliatilor" (Phylum Ciliophora = care transportă sau prezintă cilii).

Aceste organisme obțin acest nume, deoarece suprafața celulară este căptușită cu cili care bat într-o manieră ritmică controlată. În cadrul acestui grup, aranjarea cililor variază mult și chiar unele organisme lipsesc cilia la adult, fiind prezente în stadiile incipiente ale ciclului de viață.

Ciliatele sunt de obicei cele mai mari protozoare cu o lungime cuprinsă între 10 um și 3 mm și sunt, de asemenea, cele mai complexe structural cu o gamă largă de specializări. Cilii sunt în general aranjați în rânduri longitudinale și transversale.

Toți ciliatii par să aibă sisteme parentale, chiar și cei care nu au cilii la un moment dat. Multe dintre aceste organisme sunt în viață liberă, iar altele sunt simboliste specializate.

Structura

Cilia crește din corpuri bazale care sunt strâns legate de centrioli. Corpurile bazale au aceeași structură ca centriolele care sunt încorporate în centrosomi.

Corpurile bazale au un rol clar în organizarea microtubulilor axonemului, ceea ce reprezintă structura fundamentală a cililor, precum și ancorarea cililor la suprafața celulară.

Axonemul este format dintr-un set de microtubuli și proteine ​​asociate. Aceste microtubuli sunt aranjate și modificate într-un model atât de curios încât a fost una dintre cele mai surprinzătoare revelații ale microscopiei electronice.

În general, microtubulii sunt aranjați într-un model caracteristic "9 + 2" în care o pereche centrală de microtubuli este înconjurată de 9 dublete exterioare de microtubuli. Această conformație 9 + 2 este caracteristică tuturor formelor de cili de la protozoare la cele care se găsesc la om.

Microtubulii se extind continuu pe toată lungimea axonemului, care este de obicei aproximativ 10 um lungime, dar poate avea până la 200 um în unele celule. Fiecare dintre aceste microtubuli are polaritate, minusul (-) sfârșește fiind atașat la „corpul bazal sau kinetosomul”.

Caracteristicile microtubulului

Microtubulele axonemului sunt asociate cu numeroase proteine, care se proiectează în poziții regulate. Unele dintre ele funcționează ca verigi încrucișate care conțin pachetele de microtubuli împreună, iar altele generează forța de a genera mișcarea acestora.

Perechea centrală de microtubuli (individuală) este completă. Cu toate acestea, cele două microtubuli care alcătuiesc fiecare dintre perechile exterioare sunt diferite structural. Unul dintre ei numit tubul "A" este un microtubul complet format din 13 protofilamente, celălalt incomplet (tubul B) este format din 11 protofilamente atașate tubului A.

Aceste nouă perechi de microtubuli exteriori sunt conectate între ele și la perechea centrală prin punți radiale ale proteinei „nexină”. Două brațe de dineină sunt atașate de fiecare tub "A", cu activitatea motorie a acestor dineine axonemice ciliare responsabile de baterea cililor și a altor structuri cu aceeași conformație, cum ar fi flagelul.

Mișcarea cililor

Ciliile sunt deplasate prin flexia axonemului, care este un pachet complex de microtubuli. Ciorchine de cili se deplasează în valuri unidirecționale. Fiecare ciliu se mișcă ca un bici, ciliul este complet extins, urmat de o fază de recuperare din poziția inițială.

Mișcările cililor sunt produse practic prin alunecarea dubletelor exterioare ale microtubulului unele față de altele, conduse de activitatea motorie a dyneinei axonemice. Baza dyneinei se leagă de microtubuli A și grupele de cap se leagă de tubulele B adiacente.

Datorită nexinei din podurile care se unesc cu microtubulii externi ai axonemului, alunecarea unui dublet peste altul îi obligă să se îndoaie. Acesta din urmă corespunde la baza mișcării cililor, proces despre care se știe încă puțin.

Ulterior, microtubulii revin la poziția inițială, determinând ciliul să-și recapete starea de repaus. Acest proces permite ciliului să se arhiveze și să producă efectul care, împreună cu celelalte cilii de la suprafață, oferă mobilitate celulei sau mediului înconjurător.

Energie pentru mișcarea ciliară

Ca și dyneina citoplasmatică, dyneina ciliară are un domeniu motor, care hidrolizează ATP (activitatea ATPase) pentru a se deplasa de-a lungul unui microtubul spre capătul său minus și o regiune portantă a cozii, care în acest cazul este un microtubul contigu.

Cilia se mișcă aproape continuu și, prin urmare, necesită un aport mare de energie sub formă de ATP. Această energie este generată de un număr mare de mitocondrii care, în mod normal, abundă în apropierea corpurilor bazale, care este locul de la originea cililor.

Caracteristici

Circulaţie

Principala funcție a cililor este de a muta fluidul pe suprafața celulei sau de a propulsa celulele individuale printr-un fluid.

Mișcarea ciliară este vitală pentru multe specii, în funcții precum manipularea alimentelor, reproducerea, excreția și osmoregularea (de exemplu, în celulele flăcăioase) și mișcarea fluidelor și mucusului pe suprafața straturilor celulare. epiteliale.

Ciliile din unele protozoare precum Paramecium sunt responsabile atât pentru mobilitatea organismului, cât și pentru măturarea organismelor sau a particulelor spre cavitatea bucală pentru alimente.

Respirație și hrănire

La animalele multicelulare, acestea funcționează în respirație și nutriție, transportând gaze respiratorii și particule alimentare peste apa de pe suprafața celulei, de exemplu la moluște a căror hrănire se face prin filtrare.

La mamifere, căile respiratorii sunt căptușite de celule de păr care împing mucusul care conține praf și bacterii în gât.

Cilii ajută, de asemenea, la măturarea ouălor de-a lungul oviductului, iar o structură înrudită, flagelul, propulsă sperma. Aceste structuri sunt deosebit de evidente în trompele uterine unde mută oul în cavitatea uterină.

Celulele de păr care aliniază tractul respirator, care îl curăță de mucus și praf. În celulele epiteliale care aliniază tractul respirator uman, un număr mare de cili (109 / cm2 sau mai mulți) mătura straturi de mucus, împreună cu particule de praf prinse și celule moarte, în gură, unde sunt înghițite și eliminate.

Anomalii structurale la nivelul cililor

La om, unele defecte ereditare ale dyneinei ciliare determină așa-numitul sindrom Karteneger sau sindromul cilotului imotil. Acest sindrom se caracterizează prin sterilitate masculină datorată imobilității spermei.

În plus, persoanele cu acest sindrom au o susceptibilitate ridicată la infecții pulmonare din cauza paraliziei cililor din tractul respirator, care nu reușesc să curețe praful și bacteriile care se depun în ele.

Pe de altă parte, acest sindrom cauzează defecte în determinarea axei stânga-dreapta a corpului în timpul dezvoltării embrionare timpurii. Acesta din urmă a fost descoperit recent și este legat de lateralitatea și localizarea anumitor organe în corp.

Alte condiții de acest tip pot apărea din cauza consumului de heroină în timpul sarcinii. Nou-născuții pot prezenta tulburări respiratorii neonatale prelungite datorită alterării ultrastructurale a axonemului cililor din epiteliile respiratorii.

Referințe

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. și Walter, P. (2004). Biologia celulară esențială. New York: Știința Garlandului. Ediția a II-a.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Biologia moleculară a celulei. Garland Science, Taylor și Francis Group.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: știință și natură. Pearson Education.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Celula. (pp. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Principii integrate ale zoologiei. New York: McGraw-Hill. Ediția ^a 14- ^a .
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Biologie celulară și moleculară. Mexic. Editorial Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Asocierea între consumul de heroină în timpul sarcinii și anomaliile structurale ale cililor respiratorii în perioada neonatală. Analele de pediatrie, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A., & Lowe, JS (1998). Histologie umană. Harcourt Brace.
9. Welsch, U. și Sobotta, J. (2008). Histologie. Editura Medicală Panamericană.