Blakstienėlė (cilija/flagella) — sandara, funkcijos ir judėjimas

Sužinokite apie blakstienėlių (cilijų/flagelų) sandarą, mikrotubulių organizaciją, judėjimo mechanizmus ir funkcijas eukariotų ląstelėse.

Blakstienėlė (lot. flagellum) yra ilga, plona, dažnai plaukelį primenanti ląstelės išaugos forma, kuri padeda kai kuriems vienaląsčiams ir daugialąsčiams organizmams judėti arba sukurti skysčių srautą. Ji struktūriškai sudaryta iš mikrotubulių ir dažnai prijungta prie ląstelių paviršiaus per pagrindinį kūnelį (bazalinį kūnelį ar kinetosomą). Blakstienėlės ir cilijos leidžia ląstelėms ir organizmams judėti bato pavidalo judesimis. Eukariotų vėliavėlės dažnai sukuria S formos bangas ir yra apsuptos ląstelės membranos, todėl jų paviršius tiesiogiai sąveikauja su aplinka.

Sandara

Vidinė blakstienėlės dalis vadinama aksonema. Klasikiniu eukariotų aksonemos modeliu laikomas „9+2“ išsidėstymas: devyni poriniai mikrotubulių komplektai apsupa centrinę porą mikrotubulių. Šiuos elementus laiko kartu jutiklinės jungtys (nexinai) ir radialinės kaladėlės, o judėjimą sukuria motoriniai baltymai — daugiausia dyneino „stumtelėjimai“, kurie slysta tarp porinių mikrotubulių, panaudodami ATP energiją.

Blakstienėlės atsiremia į bazalinį kūnelį (kinetosomą), kuris ląstelės viduje veiksmingai veikia kaip statybinis centras — jis nulemia orientaciją, augimą ir pasikartojančių struktūrų sintezę. Nors aksonemos „9+2“ modelis yra dažniausias, egzistuoja ir kitokie tvarkos variantai (pvz., 9+0), ypač nejudamose sensorinėse struktūrose.

Judėjimo mechanika

Eukariotų blakstienėlės juda bangomis: trumpesnės, gausios cilijos dažnai dirba metachroniniu ritmu (bangavimu), o ilgesnės vėliavėlės generuoja bangą per visą ilgį. Judesiai gali būti greiti ir pasikartojantys arba lėtesni formuojant tikslingą kryptį. Energiją judėjimui tiekią ATP, o pagrindinis variklis — dyneino rankenos, kurios, susitraukdamos, sukelia mikrotubulių „slankiojimą“ viena kitos atžvilgiu.

Prokariotinės vėliavėlės (pvz., bakterijų) skiriasi savo sandara ir mechanika: jos nėra sudarytos iš mikrotubulių, o yra pluoštinė baltyminė struktūra, kuri suka ratu, veikdama kaip rotacinis variklis. Tai pabrėžia, kad bakterijų ir eukariotų blakstienėlės yra analogiškos (t. y. atlieka panašias funkcijas), tačiau evoliuciškai ir konstrukciniu požiūriu — skirtingos.

Skirtumai tarp cilijų ir blakstienėlių

• Dydis: cilijos paprastai trumpesnės ir gausesnės, blakstienėlės (vėliavėlės) — ilgesnės ir paprastai viena ar kelios per ląstelę.
• Judesio pobūdis: cilijos dažnai sukuria koordinuotus bangavimus, blakstienėlės dažnai generuoja ilgesnę bangą ar S formos judesį.
• Funkcijos: cilijos dažnai aptinkamos epiteliuose (pvz., kvėpavimo takuose) ir funkcionuoja kaip skysčių stumimo vienetai; blakstienėlės dažnai asocijuojamos su ląstelės judėjimu arba specializuotomis sensorinėmis funkcijomis (pvz., spermatozoido vėliavėlė).

Funkcijos organizmuose

• Judėjimas: vienaląsčiai protistai (pvz., dauguma vėliavėlinių) naudoja blakstienėles plaukyrimui arba orientacijai vandenyje.
• Skysčių srauto generavimas: daugialąsčiai organizmai naudoja cilijas, kad pašalintų gleives (kvėpavimo takai) arba perneštų kiaušinėlį kiaušintakiu.
• Sensoriška funkcija: specializuotos nejudrios (primarinės) cilijos veikia kaip jutimo organelės — jos dalyvauja chemosensoriuose ir mechanosensoriuose signalizavimo keliuose.
• Vystymasis ir signalizacija: tam tikros cilijos dalyvauja signalų perdavime (pvz., Hedgehog kelias), kas lemia audinių diferencijaciją ir organogenezę.

Klinikinė reikšmė

Cilijų ir blakstienėlių defektai sukelia grupę ligų, vadinamų ciliopatijomis. Pavyzdžiui, pirminė ciliarinė diskinezija (kartais vadinama Kartagenerio sindromu) sukelia kvėpavimo takų problemas dėl neefektyvaus gleivių šalinimo, recidyvuojančias infekcijas, taip pat gali pasireikšti situs inversus (organų išsidėstymo inversija). Kitos ligos, susijusios su cilių funkcijos sutrikimu, yra kepenų ir inkstų cistos bei tam tikros regos ar jutimo sutrikimai.

Evoliucija ir taksonomija

Blakstienėlės ir cilijos yra plačiai paplitę eukariotų grupėse. Struktūrinis panašumas tarp įvairių eukariotų cilijų yra toks didelis, kad kai kurie mokslininkai siūlė apjungti tam tikrus vėliavėlinius protistus į grupę Undulipodia filosofiją arba kitaip pabrėžti šių organelių bendrą kilmę. Anksčiau Margulis ir kiti siūlė atitinkamus taksonominius sprendimus, pvz., kad tam tikri blakstienuotieji gyvūnai turėtų atskirą taksonominį statusą; taksonomija išlieka besikeičianti, nes genetiniai tyrimai nuolat duoda naujos informacijos.

Tuo tarpu tikros endosimbiozės istorijos pavyzdžiai — tokie organeliai kaip mitochondrijos ir plastidės — aiškiai kilo iš kadaise nepriklausomų prokariotų (pvz., bakterijų ar archėjų), tačiau cilijų kilmė greičiausiai yra eukariotų vidinis išradimas (t. y. ne tiesioginė bakterijų endosimbiozė). Dėl to kartais vartojamas metaforiškas teiginys, kad eukariotų ląstelė yra „mikroorganizmų bendruomenė“, nors kiekvienos organelės kilmė gali būti skirtinga.

Santrauka

Blakstienėlės (cilijos/vėliavėlės) yra esminės ląstelių struktūros, kurios atlieka judėjimo, skysčių perkėlimo ir jutimo funkcijas. Jų sudėtinga mikroskopinė sandara — aksonemos „9+2“ sistema, dyneino variklis ir bazalinis kūnelis — leidžia tiksliai reguliuoti judesį. Skirtingos grupės organizmų turi evoliuciškai skirtingas vėliavėlės formas (pvz., bakterijų rotacinė vėliavėlė), tačiau bendras funkcionalumas rodo, kiek svarbios šios struktūros gyvybės procesams ir sveikatai.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra vėliavėlė?

K: Kokia yra vėliavėlės sudėtis?

K: Kaip vėliavėlė padeda judėti ląstelėms ir organizmams?

K: Koks yra eukariotų vėliavėlės judesys?

K: Kas yra blakstienėlės?

K: Kas yra Protista?

K: Kokia yra eukariotų ląstelių organelių, tokių kaip blakstienėlės ir mitochondrijos, kilmė?

Paieška pagal raidę