Csillók (cilia): eukarióta sejtek mozgó és elsődleges nyúlványai
Csillók (cilia): eukarióta sejtek mozgó és elsődleges nyúlványai — szerkezetük, mozgásuk, érzékelő és szállító szerepük áttekintése egyszerű, szemléletes magyarázattal.
A cilium (többes számban csillók) az eukarióta sejtekben található szervecske. A csillók karcsú, citoplazmás nyúlványok, amelyek a sokkal nagyobb sejttestből állnak ki, és felszínükön a környezettel való kölcsönhatásban, illetve a sejten belüli jelátvitelben vesznek részt.
Típusok és alapvető különbségek
A csillóknak két fő típusa van:
- mozgékony csillók — ezek a sejten kívüli folyadékot vagy a sejtekhez tapadó anyagot mozgatják.
- nem mozgékony, vagy elsődleges csillók — ezek többnyire érzékszervi és jelátviteli funkciókat látnak el.
Az eukariótákban a csillók és a flagellák együtt alkotják az undulipodia néven ismert organellumcsoportot. Szerkezetileg az eukarióta csillók és flagellák nagyon hasonlóak, de a funkció (mozgás vs. érzékelés) és a hossz alapján gyakran különböztetik meg őket.
Szerkezet röviden
A legtöbb mozgékony csilló belső vázát egy úgynevezett axonéma adja, amely mikrotubulusokból épül fel: tipikusan a 9+2 elrendezés — kilenc körkörösen elhelyezkedő mikrotubuluspár és a középen két egymag — jellemzi. Az axonémát a sejthártya borítja, a bázisnál pedig a bazális test (basal body) rögzíti a csillót a sejttesthez. A mozgásért a mikrotubulusok felületén található dynein» motorfehérjék felelősek, amelyek mikrotubulusok csúsztatásával hullámszerű mozgást hoznak létre.
Mechanizmus — hogyan mozognak a mozgékony csillók
A mozgás ritmikus, jól szervezett hullámokból áll: a dynein-karok ATP-függő aktivitása miatt a mikrotubuluspárok egymáson elcsúsznak, amit a csilló hajlása követ. A csillók összehangolt verése képes folyadékáramlást előidézni a sejtek felszínén (például a légutakban), vagy a sejt előrehaladását biztosítani egyes egysejtűeknél.
Elsődleges csilló és jelátvitel
Az elsődleges (nem mozgékony) csilló gyakran 9+0 szerkezetű axonémával rendelkezik (középső pár nélkül), és hiányoznak belőle a mozgást kiváltó dynein-karok. Funkciója elsősorban érzékelés és jelátvitel: mechanoszenzoros, kémiai és fényérzékelő szerepe lehet, valamint fontos szerepet játszik több sejtszintű jelútban (például fejlődési jelátviteli utakban).
Biológiai példák és elhelyezkedés
A mozgékony csillók megtalálhatók parameciumhoz hasonló protista csillósoknál, ahol ezek a struktúrák a Paramecium és más egysejtűek mozgását és táplálékfelvételét szolgálják. Emellett a metazoák egyes sejtjeinél is jelen vannak: például számos belső szerv, így az emésztőrendszer és a tüdő légcsövének hámsejtjeiben a csillók a nyálkát és a lerakódásokat mozgatják, elősegítve a tisztulást és a normál működést. Egyes embrionális struktúrák (pl. a csomó, node) motilitása a bal-jobb aszimmetria kialakulásában is fontos szerepet játszik.
Építés és fenntartás — intraflagelláris transzport
A csilló növekedéséhez és karbantartásához elengedhetetlen az intraflagelláris transzport (IFT), amely motorfehérjék (kinesin, dynein) segítségével szállít építőelemeket a sejttestből a csilló csúcsához és vissza. Az IFT zavara súlyos működési hibákhoz vezethet, és számos betegség hátterében állhat.
Klinikai jelentőség — ciliopathiák
A csillók működési zavara számos betegséghez kapcsolódik, ezeket összefoglalóan ciliopathiáknak nevezik. Ismert példák:
- primer ciliáris diszkinézia (PCD) — a mozgékony csillók hibája miatt légúti fertőzések, terméketlenség és egyéb tünetek alakulhatnak ki;
- policisztás vese (PKD) — az elsődleges csilló rendellenességei szerepet játszanak a cisztaképződésben;
- Bardet–Biedl szindróma, Joubert-szindróma és más örökletes szindrómák — több szerv rendszerszintű érintettsége csilló-funkciózavarok miatt.
Megfigyelés és kutatás
A csillók vizsgálatához gyakran alkalmaznak elektronmikroszkópiát az axonéma finom szerkezetének feltérképezésére, fluoreszcens festéseket a fehérjék lokalizációjának tanulmányozására, valamint genetikai és molekuláris biológiai módszereket az IFT és a motorfehérjék funkciójának vizsgálatára. A csillók kutatása fontos mind az alapkutatásban, mind az orvosi diagnosztikában.
Összefoglalva, a csillók kulcsfontosságú organellumok, amelyek mechanikai, érzékelési és jelátviteli szerepeikkel alapvetően befolyásolják a sejtek és szervezetek működését. A szerkezeti és molekuláris vizsgálatok folyamatosan bővítik ismereteinket a csillók sokoldalúságáról és a kapcsolódó betegségek hátteréről.
SEM mikroszkópos felvétel a tüdő légúti hámjából kinyúló csillókról
Cilia a metazoákban
A nem mozgatható (vagy elsődleges) csillók általában sejtenként egy-egy példányban fordulnak elő; szinte minden emlőssejtnek egyetlen nem mozgatható elsődleges csilló van. Ezen kívül az emberi érzékszervekben, például a szemben és az orrban is találhatók példák a specializált elsődleges csillókra:
- Az emberi szem fotoreceptor pálcikasejtjének külső szegmense egy speciális, nem mozgékony ciliummal kapcsolódik a sejttesthez.
- A szagló neuron dendritikus gomolya, ahol az illatanyag-receptorok találhatók, szintén tartalmaz nem mozgatható csillókat (dendritikus gomolyonként körülbelül 10 csillót).
A csillók állapota
A csillók szerkezetileg majdnem azonosak a sokkal nagyobb zászlócskákkal. Olyannyira, hogy azt javasolták, hogy a bármelyiket hordozó protisztákat az Undulipodia törzsbe kellene sorolni. Korábban Margulis azt javasolta, hogy a Ciliatákat egyedül a Ciliophora törzsbe kellene sorolni. Igaz, a Protista különböző egysejtű formák gyűjteménye, de amíg egy kifinomultabb rendszertan van kialakulóban (változóban), a Protista még mindig hasznos kifejezés.
A csillók és a zászlócskák sejtorganellák, olyan specializált egységek, amelyek jól meghatározott funkciókat látnak el, akárcsak a mitokondriumok és a plasztidok. Ma már meglehetősen biztos, hogy e szervsejtek mindegyike vagy többsége egykor önálló prokariótákból (baktériumokból vagy archaea) származik, és hogy az eukarióta sejt "mikroorganizmusok közössége", amelyek "érdekházasságban" működnek együtt.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a cilium?
A: A cilium az eukarióta sejtekben található organellum.
K: Milyen kétféle csillószőr létezik?
V: A csillók két típusa a mozgékony csillók és a nem mozgékony, vagy elsődleges csillók.
K: Mi a feladata a mozgékony csillóknak?
V: A mozgékony csillók a sejten kívüli folyadékkal ütköznek, és olyan protista csillókon találhatók, mint a Paramecium. Ezek segítségével mozog a Paramecium. A metazoák számos belső szervének, például az emésztőrendszernek és a tüdő légcsövének hámsejtjein is megtalálhatóak.
K: Mi a funkciója a nem mozgékony vagy elsődleges csillóknak?
V: A nem mozgékony vagy primer csillók jellemzően érzékszervként szolgálnak.
K: Mi az undulipodia?
V: Az undulipodia a csillók és a flagellák közé tartozó organellák csoportja.
K: Az eukarióta csillók és a flagellák szerkezetileg azonosak?
V: Igen, az eukarióta csillók szerkezetileg azonosak az eukarióta flagellákkal, bár néha a funkció és/vagy a hossz alapján különbséget tesznek.
K: Hol találhatók a mozgékony csillók?
V: A mozgékony csillók megtalálhatók a parameciumhoz hasonló protisztikus csillókon, valamint a metazoák számos belső szervének, például az emésztőrendszernek és a tüdő légcsövének hámsejtjein.
Keres