Descrizione
Ciglia e flagelli sono belle, whiplike/hairlike le strutture che si estendono dal corpo di una varietà di cellule. Mentre variano in termini di lunghezza e numeri in diversi tipi di cellule (così come i modelli di movimento), ciglia e flagelli sono generalmente identici nella struttura e nella composizione.,
a Seconda del tipo di cellule, ciglia e flagelli, hanno le seguenti funzioni:
· Propulsiva cellule – Utilizzo di ciglia o flagelli, le cellule sono in grado di muoversi liberamente nel loro ambiente, in particolare in ambiente acquatico o in ambienti umidi.,
· Funzioni sensoriali – Alcune ciglia e flagelli permettono alle cellule di percepire i cambiamenti nel loro ambiente che a sua volta permette alle cellule di rispondere in modo appropriato.
· Trasporto di materiale: alcune celle sono in grado non solo di intrappolare, ma anche di guidare il trasporto di un determinato materiale. Questo può servire a inghiottire tale materiale nella cellula o impedire che materiale/particelle/microrganismi indesiderati invadano la cellula o il tessuto.,
* I flagelli dei procarioti hanno una struttura diversa rispetto a quelli delle cellule eucariotiche.
Ciglia
Con l’eccezione di una maggioranza di piante superiori e i funghi, le ciglia possono essere trovati sulla superficie di molte cellule eucariotiche. Su queste cellule, le ciglia si estendono dal corpo basale. A seconda del tipo di cellule, le ciglia hanno diverse funzioni e sono quindi divise in due categorie principali.,
* I procarioti (batteri) non hanno ciglia.
Struttura delle ciglia
Le ciglia sono microscopiche strutture simili a capelli che proiettano dalla superficie di molte cellule eucariotiche. Come altri organelli delle cellule eucariotiche, le ciglia sono strutture legate alla membrana con la loro membrana che è continua con la membrana plasmatica. Tuttavia, a differenza della membrana plasmatica delle cellule, è stato dimostrato che la membrana ciliare contiene lipidi e proteine distinti.,
Cilia Mobili
* Cilia mobili sono stati identificati nel 1640 da van Leeuwenhoek che li rende il più antico conosciuto organelli cellulari.
Le ciglia mobili (9+2) possono essere trovate sia negli animali superiori che negli eucarioti unicellulari. Negli organismi microscopici (noti come ciliati) le ciglia mobili vengono utilizzate per la locomozione o per spostare il fluido sulla loro superficie che contribuisce al processo di alimentazione.,
Negli animali superiori, come gli esseri umani, le ciglia mobili possono essere trovate in un certo numero di tessuti (ad esempio epitelio respiratorio e tube di Falloppio) dove sono coinvolte nella clearance o nello spostamento delle sostanze.
Nel sistema respiratorio, le ciglia intrappolano e rimuovono lo sporco (così come le mucose) dai polmoni e da altre parti di questo sistema. Nella tuba di Falloppio, d’altra parte, le ciglia servono a spostare l’ovulo nell’utero.,
Sulla superficie cellulare, le ciglia mobili sono presenti in gran numero dove battono in modo ondulatorio coordinato per svolgere efficacemente le loro funzioni.,
Some examples of ciliates include:
- Suctoria
- Tintinnids
- Intramacronucleata
- Heterotrich
- Paramecium
With regards to structure, motile cilia are characterized by a radial pattern consisting of nine (9) outer microtubule doublets that surround two singlet microtubules.,
Qui, quindi, il modello 9+2 si riferisce ai nove microtubuli doppietto che circondano i due microtubuli che si trovano in posizione centrale. L’anello dell’armatura dei microtubuli, in questo caso, è noto come assonema.
Oltre ai microtubuli, che sono i componenti principali della struttura, le ciglia mobili sono anche composte da braccia di dineina e raggi radiali che contribuiscono alla motilità complessiva della struttura.
* L’assonema (il fascio di microtubuli che misura circa 0.,25um di diametro) è circondato dalla membrana plasmatica e l’intera struttura (ciglia) può essere identificata al microscopio.
Alla sua base (dove si attacca alla cellula), l’assonema è attaccato a strutture cilindriche note come corpi basali. I corpi basali misurano circa 0,4 um di lunghezza e 0,2 um di larghezza e sono costituiti dal tubulo A (nove (9) microtubuli tripletti costituiti da microtubuli protofilamentosi), da un tubulo B incompleto e da un tubulo C incompleto., Oltre ad ancorare le ciglia nel citoplasma, anche i corpi basali svolgono un ruolo importante nell’assemblaggio di queste strutture.
* Secondo gli studi, i corpi basali sono i prodotti dei centrioli o sono generati in gran numero prima della formazione delle ciglia.
* Anche quando la membrana plasmatica circostante è stata rimossa, l’aggiunta di ATP consente all’assonema di continuare a funzionare, il che è la prova che il meccanismo di lavoro della struttura risiede nell’assonema.,
Meccanismo di battito delle ciglia
Come nel caso della contrazione muscolare, il meccanismo di battito / funzionamento delle ciglia (in particolare l’assonema) ha dimostrato di essere il risultato di filamenti proteici scorrevoli. Anche se il meccanismo, nella sua interezza, deve ancora essere pienamente compreso, gli studi hanno dimostrato che le dyneine, che fungono da motori molecolari, svolgono un ruolo importante nell’alimentare il battito ciliare.,
Uno dei modelli che sono stati utilizzati per descrivere la flessione e quindi il funzionamento delle ciglia mobili è l’ipotesi del modello switch.
Secondo il modello di commutazione, ciascun lato di una ciglia curva è costituito da dyneine in un dato stato di ciclo di generazione della forza che contribuisce all’asimmetria e al cambiamento con alterazioni della curvatura.
Qui, secondo gli studi, le dyneine su un microtubulo (nello stato del ciclo di generazione della forza) scivolano l’una accanto all’altra mentre quelle sull’altro lato non lo fanno., Ciò si traduce nella flessione dell’assonema mentre la commutazione di questo sistema fa sì che la struttura si pieghi verso l’altro lato.
In definitiva, la ripetizione di questo meccanismo fa battere le ciglia mobili e quindi svolgere la loro funzione.
* L’attacco e il rilascio dei bracci di dynein al doppietto adiacente sono causati dal legame o dall’idrolisi dell’ATP.,
Ciglia primarie (Ciglia non mobili)
Rispetto alle ciglia mobili, le ciglia primarie (9+0) progettano come singole strutture da corpi cellulari. Si trovano praticamente in tutte le cellule di tutti i mammiferi. Sono principalmente coinvolti nelle funzioni sensoriali e quindi consentono ai tessuti / organi del corpo di rispondere in modo appropriato.
Come le ciglia mobili, le ciglia primarie sono costituite da nove microtubuli doppietti che costituiscono l’assonema. Questi microtubuli provengono dal corpo basale che fornisce anche stabilità.,
A differenza delle ciglia mobili, tuttavia, le ciglia primarie non possiedono le braccia di dynein e i microtubuli singoletto centrali (microtubuli a coppia centrale). Ciò è dovuto al fatto che le ciglia primarie non sono mobili e quindi non hanno bisogno di elementi necessari per la motilità.
* Inizialmente, si pensava che le ciglia primarie fossero organelli vestigiali che non servivano a nulla.
Formazione delle ciglia primarie
La formazione delle ciglia primarie inizia quando una cellula entra nella fase G0 del ciclo cellulare., Qui, il centriolo madre del centrosoma si attacca prima alla vescicola seguita dalla crescita dell’assonema dalla superficie del centriolo. Anche i microtubuli assonemici iniziano a polimerizzare sulla punta crescente dove il carico viene consegnato attraverso il trasporto intraflagellare.
Questo sistema di trasporto bidirezionale consente di trasportare le proteine ai microtubuli durante il suo sviluppo. Mentre la vescicola è infine esocitosed, le ciglia primarie sono esposte alla superficie della cellula e continuano a svilupparsi fino a raggiungere la maturità., Tuttavia, il trasporto intraflagellare (I) è ancora necessario per il mantenimento delle ciglia primarie.
* È stato dimostrato che le ciglia primarie si allineano in un’unica direzione che a sua volta influenza l’orientamento delle cellule.
Funzioni delle ciglia primarie
Le ciglia primarie svolgono un ruolo importante nella segnalazione cellulare durante lo sviluppo e l’omeostasi., Dato che le ciglia primarie (5-10um di lunghezza) sono esposte all’ambiente extracellulare, sono suscettibili a vari stimoli che contribuiscono al loro ruolo nella segnalazione.
Oltre a rilevare vari fattori chimici, morfogeni e fattori di crescita nella matrice extracellulare, le ciglia primarie rilevano anche cambiamenti nella pressione e nel movimento del fluido attraverso la superficie cellulare.,
Ad esempio, a causa del flusso di urina nei tubuli renali, le ciglia primarie sono influenzate a piegarsi, il che a sua volta provoca l’afflusso di ioni calcio attraverso appropriati canali del calcio.
Oltre ai percorsi Hedgehog, i percorsi di segnalazione Wnt sono uno dei percorsi meglio documentati per quanto riguarda la segnalazione ciliare. Essenzialmente, il percorso di segnalazione Wnt è importante perché è coinvolto in una serie di processi tra cui la polarità cellulare, la migrazione cellulare e il pattern neurale tra gli altri.,
Si verifica in due percorsi principali tra cui il percorso Wnt canonico e il percorso Wnt non canonico.
Mentre l’attivazione della via Canonica Wnt contribuisce all’espressione genica, l’attivazione della via non canonica Wnt provoca la degradazione della b-catenina. Qui, il legame di vari ligandi Wnt ai recettori situati sulle ciglia primarie consente alla segnalazione canonica Wnt di passare alla segnalazione non canonica e viceversa.,
Il ruolo delle ciglia primarie è evidente anche in una serie di altre vie di segnalazione che consentono risposte appropriate. Difetti nelle funzioni delle ciglia, d’altra parte, sono stati associati a varie malattie dello sviluppo e degenerative.,th the following disease and disease syndromes:
- Primary cilia dyskinesia
- Alstrom syndrome
- Meckel-Gruber syndrome
- Nephronophthisis
- Respiratory infections
- Anosmia
- Male infertility
Flagella
A flagellum (plural: Flagella) may be described as a filamentous organelle that is primarily used for locomotion., Come le ciglia (che si trovano nelle cellule eucariotiche), i flagelli sporgono anche dal corpo della cellula che consente loro di svolgere efficacemente le loro funzioni. Tuttavia, sono più lunghi in lunghezza, misurando tra 5 e 20um.
Le cellule che possiedono questa struttura sono indicate come flagellati e includono sia cellule eucariotiche che procariotiche. Ad esempio, a parte la maggior parte dei batteri che usano flagelli per la locomozione, la struttura può essere trovata anche su organismi unicellulari come euglena e specie di protozoi come Trypanosoma evansi., Flagelli, anche, lagella può essere trovato su gameti di vari organismi tra cui muffe melma, funghi e animali.
Flagello della Struttura
Mentre flagelli possono essere trovati in entrambe le cellule eucariote e procariote (e servono allo stesso scopo) ci sono varie differenze per quanto riguarda le loro strutture/composizione così come il meccanismo con cui funzionano tra i due tipi di cellule.,
I flagelli presenti nelle cellule procariotiche sono costituiti da una proteina globulare nota come flagellina. Qui, la proteina si avvolge in modo elicoidale formando un cilindro cavo lungo la lunghezza della struttura. Questa proteina è assente nel flagello eucariotico dove è sostituita da filamenti proteici noti come microtubuli.,otic flagelli tendono ad essere più piccole e meno complesse rispetto a flagelli eucariotici
a parte la lunghezza, la struttura (e la composizione) di flagelli eucariotici sono simili a ciglia trovato in molti eucarioti (come descritto sopra)., Questa sezione, quindi, si concentrerà sulla struttura dei flagelli trovati nelle cellule procariotiche.,
Batterica flagello è composto di tre parti principali che sono:
- Basale struttura (motore Rotativo)
- Gancio (atti come il giunto universale)
- Filamento elicoidale elica)
Basale del corpo – In batteri procarioti, il corpo basale è una canna che si compone di diversi anelli che si trovano all’interno della membrana cellulare., Nei batteri Gram-negativi, gli anelli includono l’anello L che è posizionato nella membrana esterna del doppio strato lipidico e l’anello P che si trova nello strato peptidoglicano.,
Il corpo basale è generalmente diviso in più parti che includono:
- Proteine ring (anello C, MS anello, P ring, e L anello)
- Asta
- Manica
* Proteine anelli servire come il protone pompe che sono coinvolti nel movimento di ioni di idrogeno attraverso la membrana. È questo movimento di ioni attraverso la membrana che alla fine ruota gli anelli e quindi il flagello.,
* Il corpo basale, così come il gancio, serve anche ad ancorare il filamento della struttura alla superficie della cellula.
Il Gancio
Composto da 120 subunità di una proteina, il gancio (che è corto e curvo) agisce come il giunto universale che collega il filamento per il corpo basale.
A differenza del corpo basale, il gancio non è incorporato nella membrana plasmatica., Tuttavia, svolge un ruolo cruciale nella motilità e nei taxi dei batteri attraverso la trasmissione della coppia del motore alla parte del filamento (elica) della struttura.
È composto da 4 domini principali che sono disposti all’interno e all’esterno della struttura la cui natura consente il collegamento diretto tra il gancio e l’asta.
* La giunzione tra il gancio e il filamento è costituita da due proteine (FlgK e FlgL) che hanno dimostrato di contribuire alla formazione della parte del filamento della struttura.,
Il filamento
Il filamento è la parte allungata del flagello. È tubolare e consiste di 11 protofilamenti che assomigliano a quelli trovati nelle parti dell’asta e del gancio della struttura.
La flagellina, che è il componente principale del filamento, consiste anche di quattro domini che formano la parte interna ed esterna della struttura. La direzione in cui il filamento ruota dipende dalla rotazione del motore (in senso orario o antiorario).,
Mentre i flagelli trovati in organismi come batteri, archaea e varie cellule eucariotiche sono usati per nuotare attraverso il fluido e sciamare; hanno anche dimostrato di servire una serie di altre importanti funzioni. Ad esempio, nelle cellule eucariotiche, la struttura ha dimostrato di svolgere un ruolo nell’aumento della produzione.
Sia nei batteri che nelle cellule eucariotiche, alcuni flagelli hanno dimostrato di avere funzioni sensoriali che consentono alle cellule di rilevare i cambiamenti nel loro ambiente e rispondere efficacemente., In alcune alghe verdi, gli studi hanno suggerito che i flagelli possono agire come organelli secretori.
* Gli organismi possono essere classificati in base al numero di flagelli sulla loro superficie., poles
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