ลักษณะ CILIA โครงสร้างหน้าที่และตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026

ตามีประมาณการเส้นใยสั้นอยู่บนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ชนิดหลายที่ โครงสร้างเหล่านี้มีความสามารถในการเคลื่อนไหวแบบสั่นซึ่งทำหน้าที่สำหรับการเคลื่อนที่ของเซลล์และสำหรับการสร้างกระแสในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์

เซลล์จำนวนมากเรียงรายไปด้วย cilia ที่มีความยาวประมาณ 10 µm โดยทั่วไปแล้ว cilia จะเคลื่อนไหวในลักษณะที่ประสานกันอย่างเป็นธรรมกลับไปด้านหน้า ด้วยวิธีนี้เซลล์เดินทางผ่านของเหลวหรือของไหลเดินทางบนพื้นผิวของเซลล์เอง

ที่มา: ตามลำดับ: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

โครงสร้างที่ยืดเยื้อเหล่านี้ในเมมเบรนประกอบด้วย microtubules เป็นหลักและมีหน้าที่ในการเคลื่อนไหวของเซลล์ประเภทต่างๆในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต

Cilia เป็นลักษณะของกลุ่มโปรโตซัวที่ปรับสภาพแล้ว โดยปกติจะมีอยู่ใน eumetazoa (ยกเว้นในไส้เดือนฝอยและสัตว์ขาปล้อง) ซึ่งโดยทั่วไปแล้วพวกมันจะอยู่ในเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวทำให้เกิดเยื่อบุผิว ciliated

ลักษณะเฉพาะ

ยูคาริโอตซิเลียและแฟลกเจลลามีโครงสร้างที่คล้ายกันมากแต่ละอันมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.25 µm โครงสร้างของพวกมันคล้ายกับแฟลกเจลลาอย่างไรก็ตามในเซลล์ที่มีพวกมันมีจำนวนมากกว่าแฟลกเจลลาโดยมีลักษณะของวิลลีบนผิวเซลล์

ซีเลียมจะเคลื่อนที่ลงด้านล่างก่อนแล้วค่อยๆยืดตัวให้ตรงทำให้รู้สึกถึงการพายเรือ

cilia เคลื่อนที่ไปในลักษณะที่แต่ละตัวผิดจังหวะเล็กน้อยกับเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด (จังหวะแบบ metachronous) ทำให้เกิดการไหลของของเหลวที่คงที่บนผิวเซลล์ การประสานงานนี้เป็นเรื่องทางกายภาพล้วนๆ

บางครั้งระบบ microtubules และเส้นใยที่ซับซ้อนจะเชื่อมต่อกับร่างกายฐาน แต่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่ามีบทบาทในการประสานกันในการเคลื่อนไหวปรับเลนส์

cilia จำนวนมากดูเหมือนจะไม่ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างเคลื่อนที่และถูกเรียกว่า primary cilia เนื้อเยื่อของสัตว์ส่วนใหญ่มีซิเลียหลักรวมทั้งเซลล์ในท่อนำไข่เซลล์ประสาทกระดูกอ่อน ectoderm ของขาที่กำลังพัฒนาเซลล์ตับท่อปัสสาวะและอื่น ๆ

แม้ว่าจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ แต่ก็สังเกตได้ว่าเยื่อปรับเลนส์ปรับเลนส์มีตัวรับและช่องไอออนจำนวนมากที่มีการทำงานของประสาทสัมผัส

สิ่งมีชีวิต Ciliated

ซิเลียเป็นลักษณะทางอนุกรมวิธานที่สำคัญสำหรับการจำแนกโปรโตซัว สิ่งมีชีวิตที่มีกลไกหลักในการเคลื่อนที่โดยใช้ cilia เป็นของ "ciliates หรือ ciliates" (Phylum Ciliophora = ที่มี cilia หรือปัจจุบัน)

สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้รับชื่อนั้นเนื่องจากพื้นผิวของเซลล์เรียงรายไปด้วย cilia ที่เต้นเป็นจังหวะที่ควบคุมได้ ภายในกลุ่มนี้การจัดเรียงของ cilia จะแตกต่างกันไปและแม้แต่สิ่งมีชีวิตบางชนิดก็ไม่มี cilia ในตัวเต็มวัยซึ่งมีอยู่ในช่วงแรกของวงจรชีวิต

ciliates มักเป็นโปรโตซัวที่ใหญ่ที่สุดโดยมีความยาวตั้งแต่ 10 µm ถึง 3 mm และยังมีโครงสร้างที่ซับซ้อนมากที่สุดด้วยความเชี่ยวชาญที่หลากหลาย โดยทั่วไป Cilia จะเรียงเป็นแถวตามยาวและตามขวาง

ciliates ทั้งหมดดูเหมือนจะมีระบบเครือญาติแม้กระทั่งระบบที่ไม่มี cilia ในบางจุด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จำนวนมากมีชีวิตอิสระและอื่น ๆ เป็นสัญลักษณ์พิเศษ

โครงสร้าง

ซิเลียเติบโตจากร่างกายฐานที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับเซนทริโอล ร่างกายฐานมีโครงสร้างเช่นเดียวกับเซนทริโอลที่ฝังอยู่ในเซนโตรโซม

ร่างกายฐานมีบทบาทที่ชัดเจนในการจัดระเบียบ microtubules ของ axoneme ซึ่งแสดงถึงโครงสร้างพื้นฐานของ cilia เช่นเดียวกับการยึดของ cilia กับผิวเซลล์

แอกโซนีประกอบด้วยชุดของไมโครทูบูลและโปรตีนที่เกี่ยวข้อง microtubules เหล่านี้ได้รับการจัดเรียงและแก้ไขในรูปแบบที่น่าสงสัยซึ่งเป็นหนึ่งในการเปิดเผยที่น่าแปลกใจที่สุดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

โดยทั่วไปแล้ว microtubules จะถูกจัดเรียงในรูปแบบลักษณะ "9 + 2" ซึ่ง microtubules คู่กลางล้อมรอบด้วย microtubule ด้านนอก 9 คู่ โครงสร้าง 9 + 2 นี้เป็นลักษณะของซิเลียทุกรูปแบบตั้งแต่โปรโตซัวจนถึงที่พบในมนุษย์

Microtubules ขยายไปเรื่อย ๆ ตามความยาวของแอกโซนีมซึ่งโดยปกติจะยาวประมาณ 10 µm แต่อาจยาวได้ถึง 200 µm ในบางเซลล์ microtubules แต่ละตัวมีขั้วโดยลบ (-) จะติดกับ "basal body หรือ kinetosome

ลักษณะของไมโครทูบูล

microtubules ของ axoneme เกี่ยวข้องกับโปรตีนจำนวนมากซึ่งฉายในตำแหน่งปกติ บางส่วนทำงานเป็นลิงก์ข้ามที่มีการรวมกลุ่มไมโครทูบูลเข้าด้วยกันและอื่น ๆ สร้างแรงเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวของสิ่งเดียวกัน

microtubules คู่กลาง (เดี่ยว) เสร็จสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม microtubules ทั้งสองที่ประกอบเป็นคู่นอกแต่ละคู่มีโครงสร้างที่แตกต่างกัน หนึ่งในนั้นเรียกว่า tubule "A" เป็น microtubule ที่สมบูรณ์ซึ่งประกอบด้วยโปรโตฟิลาเมนต์ 13 ตัวส่วน tubule B อื่น ๆ ที่ไม่สมบูรณ์ประกอบด้วย 11 protofilaments ที่ติดอยู่กับ tubule A

microtubules ชั้นนอกทั้งเก้าคู่นี้เชื่อมต่อกันและคู่กลางโดยสะพานเรเดียลของโปรตีน“ nexin” แขนสองข้างของ dynein ติดอยู่กับท่อ "A" แต่ละข้างโดยมีกิจกรรมการเคลื่อนไหวของ dyneins ที่มีแกนปรับเลนส์ตาเหล่านี้ทำหน้าที่ในการตี cilia และโครงสร้างอื่น ๆ ที่มีรูปแบบเดียวกันเช่นแฟลกเจลลา

การเคลื่อนไหวของตา

ซิเลียถูกเคลื่อนย้ายโดยการงอของแอกโซนีมซึ่งเป็นกลุ่มไมโครทูบูลที่ซับซ้อน กลุ่มของ cilia เคลื่อนที่ในคลื่นทิศทางเดียว cilium แต่ละตัวเคลื่อนที่เหมือนแส้โดย cilium จะขยายเต็มที่ตามด้วยระยะการฟื้นตัวจากตำแหน่งเดิม

การเคลื่อนไหวของ cilia โดยทั่วไปเกิดจากการเลื่อนของ microtubule ด้านนอกเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกันซึ่งขับเคลื่อนโดยกิจกรรมมอเตอร์ของ axonemic dynein ฐานของ dynein จับกับ microtubules A และกลุ่มหัวจับกับ B tubules ที่อยู่ติดกัน

เนื่องจาก nexin ในสะพานที่เชื่อมต่อกับ microtubules ภายนอกของ axoneme การเลื่อนของหนึ่งสองเท่าจะบังคับให้พวกมันโค้งงอ หลังสอดคล้องกับพื้นฐานของการเคลื่อนไหวของ cilia ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่ค่อยมีใครรู้

ต่อจากนั้น microtubules จะกลับสู่ตำแหน่งเดิมทำให้ cilium กลับคืนสู่สภาพที่เหลือ กระบวนการนี้ช่วยให้ cilium โค้งงอและสร้างเอฟเฟกต์ที่ร่วมกับ cilia อื่น ๆ บนพื้นผิวให้ความคล่องตัวแก่เซลล์หรือสภาพแวดล้อมโดยรอบ

พลังงานสำหรับการเคลื่อนไหวปรับเลนส์

เช่นเดียวกับ cytoplasmic dynein, ciliary dynein มีโดเมนมอเตอร์ซึ่งไฮโดรไลเซส ATP (กิจกรรม ATPase) เพื่อเคลื่อนที่ไปตาม microtubule ไปทางปลายด้านลบและบริเวณที่มีประจุไฟฟ้าของหางซึ่งในสิ่งนี้ case เป็น microtubule ที่ต่อเนื่องกัน

Cilia เคลื่อนที่เกือบจะต่อเนื่องดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานจำนวนมากในรูปแบบของ ATP พลังงานนี้ถูกสร้างขึ้นโดยไมโทคอนเดรียจำนวนมากซึ่งโดยปกติจะมีอยู่มากมายใกล้กับวัตถุฐานซึ่งเป็นที่มาของซิเลีย

คุณสมบัติ

การเคลื่อนไหว

หน้าที่หลักของ cilia คือการเคลื่อนย้ายของเหลวไปบนผิวเซลล์หรือขับเคลื่อนเซลล์แต่ละเซลล์ผ่านของเหลว

การเคลื่อนไหวของเลนส์ปรับเลนส์มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตหลายชนิดในหน้าที่เช่นการจัดการอาหารการสืบพันธุ์การขับถ่ายและการดูดซึม (เช่นในเซลล์ที่มีสีสัน) และการเคลื่อนที่ของของเหลวและเมือกบนพื้นผิวของชั้นเซลล์ เยื่อบุผิว

ซิเลียในโปรโตซัวบางชนิดเช่นพารามีเซียมมีหน้าที่ทั้งในการเคลื่อนไหวของร่างกายและการกวาดสิ่งมีชีวิตหรืออนุภาคเข้าไปในช่องปากเพื่อหาอาหาร

การหายใจและการให้อาหาร

ในสัตว์หลายเซลล์พวกมันทำหน้าที่ในการหายใจและโภชนาการโดยมีก๊าซทางเดินหายใจและเศษอาหารอยู่บนผิวเซลล์เหนือน้ำเช่นในหอยที่กินอาหารโดยการกรอง

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทางเดินหายใจจะมีเซลล์ขนเรียงรายซึ่งจะผลักเมือกที่มีฝุ่นและแบคทีเรียเข้าไปในลำคอ

ซิเลียยังช่วยกวาดไข่ไปตามท่อนำไข่และโครงสร้างที่เกี่ยวข้องแฟลเจลลัมขับเคลื่อนตัวอสุจิ โครงสร้างเหล่านี้เห็นได้ชัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในท่อนำไข่ที่พวกมันเคลื่อนย้ายไข่เข้าไปในโพรงมดลูก

เซลล์ขนที่อยู่ในแนวทางเดินหายใจซึ่งทำความสะอาดเมือกและฝุ่น ในเซลล์เยื่อบุผิวที่เป็นแนวทางเดินหายใจของมนุษย์ซิเลียจำนวนมาก (109 / cm2 ขึ้นไป) จะกวาดชั้นเมือกพร้อมกับอนุภาคฝุ่นและเซลล์ที่ตายแล้วเข้าไปในปากซึ่งจะถูกกลืนเข้าไปและกำจัดออกไป

ความผิดปกติของโครงสร้างใน cilia

ในมนุษย์ความบกพร่องทางพันธุกรรมบางอย่างของ dynein ปรับเลนส์สายตาทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า Karteneger syndrome หรือ immotile cilia syndrome กลุ่มอาการนี้มีลักษณะเป็นหมันชายเนื่องจากการไม่สามารถเคลื่อนย้ายของอสุจิ

นอกจากนี้ผู้ที่เป็นโรคนี้มีความไวสูงต่อการติดเชื้อในปอดเนื่องจากอัมพาตของซิเลียในระบบทางเดินหายใจซึ่งไม่สามารถทำความสะอาดฝุ่นและแบคทีเรียที่เกาะอยู่ได้

ในทางกลับกันกลุ่มอาการนี้ทำให้เกิดข้อบกพร่องในการกำหนดแกนซ้าย - ขวาของร่างกายในระหว่างการพัฒนาตัวอ่อนระยะแรก หลังถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้และเกี่ยวข้องกับด้านข้างและตำแหน่งของอวัยวะบางอย่างในร่างกาย

ภาวะอื่น ๆ ของประเภทนี้อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการบริโภคเฮโรอีนในระหว่างตั้งครรภ์ ทารกแรกเกิดอาจมีอาการหายใจลำบากในทารกแรกเกิดเป็นเวลานานเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแอกโซนีมของซิเลียในเยื่อบุผิวทางเดินหายใจ

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberts, K. & Walter, P. (2004). ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น นิวยอร์ก: วิทยาศาสตร์การ์แลนด์. พิมพ์ครั้งที่ 2.
2. Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberth, K. , & Walter, P. (2008). อณูชีววิทยาของเซลล์. Garland Science กลุ่ม Taylor และ Francis
3. Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, BE (2004). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์และธรรมชาติ. การศึกษาของเพียร์สัน.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010) เซลล์ (หน้า 397-402) Marban
5. Hickman, C.P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A. , I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008) หลักการบูรณาการของสัตววิทยา นิวยอร์ก: McGraw-Hill 14 ^THฉบับ
6. JiménezGarcía, L.J & H. Merchand Larios (2003) ชีววิทยาระดับเซลล์และโมเลกุล เม็กซิโก กองบรรณาธิการ Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001) ความสัมพันธ์ระหว่างการใช้เฮโรอีนในระหว่างตั้งครรภ์และความผิดปกติของโครงสร้างของช่องทางเดินหายใจในช่วงทารกแรกเกิด พงศาวดารกุมาร, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A. , & Lowe, JS (1998). เนื้อเยื่อวิทยาของมนุษย์ Harcourt Brace
9. Welsch, U. , & Sobotta, J. (2008). จุลกายวิภาคศาสตร์เนื้อเยื่อ Panamerican Medical Ed.