Цилии (реснички) — структура, видове и функции в еукариотните клетки

Научете всичко за ресничките: структура, видове (подвижни и първични), функции и ролята им в еукариотните клетки — от движение до сензорно възприемане.

Цилиум (множествено число реснички) е органел, който се намира в еукариотните клетки. Цилиите са тънки изпъкналости, които излизат от много по-голямото клетъчно тяло и могат да имат двигателна или сензорна функция в зависимост от вида и специализацията на клетката. Те са покрити с плазмалема и вътрешно съдържат системa от микротубули и свързващи протеини, които определят структурата и движението им.

Съществуват два вида реснички:

1. подвижни реснички — обикновено генерират движение спрямо течността извън клетката; клиничните и физиологични примери включват ресничките в респираторния епител, които почистват дихателните пътища, както и реснички при ресничести протисти.
2. неподвижни или първични реснички — обикновено служат като сензорни органели, участващи в сигнални пътища и възприемане на механични или химични стимули; играят ключова роля в развитието и хомеостазата на организма.

Структура

Основната вътрешна ос на ресничката се нарича аксонема. При класическите подвижни реснички аксонемата има т.нар. 9+2 организация: девет периферни двойки микротубули (A и B) подредени в кръг около две централни микротубули. Между микротубулните снопчета се намират връзки като радиални спици и нексинови връзки, а върху периферните микротубули са прикрепени двигателни протеини — динеинови рамена, които генерират приплъзване и завъртане, довеждайки до огъване и биение.

При много първични реснички аксонемата има 9+0 организация (без централни двойки), което често е свързано с липса на динеинови рамена и отсъствие на активно биене; въпреки това съществуват изключения, като нодалните реснички при ембрионално развитие, които са 9+0, но са подвижни и създават течения за установяване на лево-дясна асиметрия.

Движещи се реснички и камшичета

При еукариотите ресничките и камшичетата заедно образуват група органели, известни като ундулиподии. Структурно те са много сходни; често разграничение се прави по дължина и по броя: ресничките са кратки и обикновено много на брой върху една клетка, докато камшичетата са по-дълги и обикновено единични (например сперматозоидният камшичен апарат). Движещите се реснички генерират ритмично биене, което може да бъде координатно (метахронални вълни) и да придвижва течности или самата клетка.

Движещите се реснички се срещат при ресничести протисти като Paramecium. Чрез тях Paramecium се придвижва. Намират се и в епителните клетки на много вътрешни органи на метазоидите, като храносмилателната система и трахеята на белите дробове, където помагат за преместване на слуз, частици и секрети.

Първични реснички и сензорни функции

Първичните реснички функционират като център за клетъчни сигнални пътища — например в пътищата Hedgehog, Wnt и PDGF. Те приемат механични стимули (поток, напрежение) и химични сигнали, като участват в регулиране на клетъчния цикъл, диференциацията и развитието на тъканите. Поради тази си роля, нарушения в структурата или функцията на първичните реснички водят до разнообразни заболявания и аномалии в развитието.

Биогенеза и механизъм на движение

Ресничките се изграждат от базално телце (базален апарат), което е модифициран центриол и служи като шаблон и точка на прикрепване за аксонемата. За транспорта на белтъци и микротубулни компоненти до върха на ресничката е необходим процес, наречен интрафлагеларен транспорт (IFT), който използва моторни протеини — киназини (за антероградно движение) и динеини (за ретроградно движение).

Движението на подвижните реснички се осъществява чрез ATP-зависимото действие на динеиновите рамена, които причиняват приплъзване между микротубулните двойки и превръщат това приплъзване в огъване благодарение на връзките между олетата. Структурни дефекти в динеинови рамена, радиални спици или нексинови връзки водят до нарушено биене.

Клинично значение и заболявания

Нарушения в функцията или структурата на ресничките предизвикват група заболявания, наричани общо цилопатии (ciliopathies). Примери включват:

• Първични цистроидни болести като поликистозна болест на бъбреците (PKD) — свързана с дефекти в първичните реснички на бъбречните епителни клетки;
• Първична цилиарна дискинезия (PCD) — дефект в динеиновите рамена води до хронични респираторни инфекции, проблеми с очистващата функция на белите дробове, безплодие (заради дисфункция на сперматозоидните камшичета) и понякога ляво-дясна асиметрия (ситус инверзус);
• Синдроми като Bardet–Biedl, Joubert и др., които включват множество системни проявления (ретинопатия, неврологични симптоми, вродени малформации) поради нарушени сигнални пътища, зависещи от ресничките.

Практическо значение и изследвания

Изучаването на ресничките е важно както за разбиране на основни клетъчни механизми, така и за клинична практика — диагностика на цилиопатии, разработване на терапии и търсене на молекулярни мишени в заболявания, свързани с ресничките. Техният фундаментален характер в клетъчната биология ги прави обект на интензивни изследвания в развитието, физиологията и медицината.

В резюме, ресничките са многофункционални органели — от механични двигатели и средства за придвижване до фини сензорни структури, критични за нормалното развитие и поддържане на тъканните функции.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява цилиумът?

В: Какви са двата вида реснички?

В: Каква е функцията на подвижните реснички?

Въпрос: Каква е функцията на неподвижните, или първичните реснички?

В: Какво представлява ундулиподията?

В: Структурно идентични ли са ресничките и флагелите при еукариотите?

В: Къде се намират подвижните реснички?

Търсене по буква