RZĘSKI: CHARAKTERYSTYKA, BUDOWA, FUNKCJE I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

W rzęski są krótkimi włókienkowe występy znajdujące się na powierzchni błony plazmatycznej wielu typów komórek. Struktury te są zdolne do ruchów wibracyjnych, które służą do przemieszczania się komórek i do tworzenia prądów w środowisku zewnątrzkomórkowym.

Wiele komórek jest wyłożonych rzęskami o długości około 10 µm. Ogólnie rzęski poruszają się w dość skoordynowanym ruchu od tyłu do przodu. W ten sposób komórka przemieszcza się przez płyn lub płyn przemieszcza się po powierzchni samej komórki.

Źródło: Odpowiednio: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deuterostome, Flupke59

Te wydłużone struktury w błonie zbudowane są głównie z mikrotubul i są odpowiedzialne za ruch w różnych typach komórek organizmów eukariotycznych.

Rzęski są charakterystyczne dla grupy pierwotniaków orzęsionych. Zwykle są obecne w eumetazoa (z wyjątkiem nicieni i stawonogów), gdzie zwykle znajdują się w tkankach nabłonka, tworząc rzęskowy nabłonek.

cechy

Rzęski i wici eukariotyczne są bardzo podobnymi strukturami, każda o średnicy około 0,25 µm. Strukturalnie są podobne do wici, jednak w tych komórkach, które je prezentują, są znacznie liczniejsze niż wici, dając im wygląd kosmków na powierzchni komórki.

Cilium najpierw przesuwa się w dół, a następnie stopniowo prostuje się, sprawiając wrażenie ruchu wiosłowego.

Rzęski poruszają się w taki sposób, że każda z nich jest nieco poza rytmem z najbliższym sąsiadem (rytm metachroniczny), powodując stały przepływ płynu po powierzchni komórki. Ta koordynacja jest czysto fizyczna.

Czasami z ciałami podstawnymi łączy się skomplikowany układ mikrotubul i włókien, ale nie zostało udowodnione, że odgrywają one koordynującą rolę w ruchu rzęskowym.

Wydaje się, że wiele rzęsek nie funkcjonuje jako struktury ruchome i nazwano je rzęskami pierwotnymi. Większość tkanek zwierzęcych ma rzęski pierwotne, w tym komórki między innymi w jajowodach, neuronach, chrząstce, ektodermie rozwijających się kończyn, komórkach wątroby, przewodach moczowych.

Chociaż te ostatnie nie są ruchome, zaobserwowano, że błona rzęskowa miała liczne receptory i kanały jonowe o funkcji sensorycznej.

Organizmy orzęsione

Rzęski są ważnym elementem taksonomicznym w klasyfikacji pierwotniaków. Te organizmy, których głównym mechanizmem poruszania się jest za pomocą rzęsek, należą do „orzęsków lub orzęsków” (Gromada Ciliophora = niosące lub obecne rzęski).

Te organizmy mają tę nazwę, ponieważ powierzchnia komórki jest wyłożona rzęskami, które biją w kontrolowany rytmiczny sposób. W tej grupie rozmieszczenie rzęsek jest bardzo zróżnicowane, a nawet niektórym organizmom brakuje rzęsek u osoby dorosłej, będąc obecnymi na wczesnych etapach cyklu życiowego.

Orzęski są zwykle największymi pierwotniakami o długości od 10 µm do 3 mm, są też najbardziej złożone strukturalnie i mają szeroki zakres specjalizacji. Rzęski są zwykle ułożone w rzędach podłużnych i poprzecznych.

Wydaje się, że wszystkie orzęski mają układy spokrewnione, nawet te, które w pewnym momencie nie mają rzęsek. Wiele z tych organizmów żyje na wolności, a inne to wyspecjalizowane symbionty.

Struktura

Rzęski wyrastają z ciał podstawowych, które są blisko spokrewnione z centriolami. Ciała podstawowe mają taką samą strukturę jak centriole, które są osadzone w centrosomach.

Ciała podstawne odgrywają wyraźną rolę w organizacji mikrotubul aksonemu, który reprezentuje podstawową strukturę rzęsek, jak również zakotwiczenie rzęsek na powierzchni komórki.

Aksonem składa się z zestawu mikrotubul i powiązanych białek. Te mikrotubule są ułożone i zmodyfikowane w tak dziwny wzór, że było to jedno z najbardziej zaskakujących odkryć mikroskopii elektronowej.

Ogólnie, mikrotubule są ułożone w charakterystyczny wzór „9 + 2”, w którym centralna para mikrotubul jest otoczona przez 9 zewnętrznych dubletów mikrotubul. Ta konformacja 9 + 2 jest charakterystyczna dla wszystkich form rzęsek, od pierwotniaków do tych występujących u ludzi.

Mikrotubule rozciągają się w sposób ciągły wzdłuż długości aksonemu, która zwykle ma około 10 µm długości, ale w niektórych komórkach może mieć nawet 200 µm. Każda z tych mikrotubul ma biegunowość, a końce ujemne (-) są połączone z „ciałem podstawowym lub kinetosomem”.

Charakterystyka mikrotubul

Mikrotubule aksonemu są powiązane z licznymi białkami, które wystają w regularnych pozycjach. Niektóre z nich działają jak ogniwa krzyżowe, które zawierają razem wiązki mikrotubul, a inne generują siłę, która generuje ich ruch.

Centralna para mikrotubul (pojedyncza) jest kompletna. Jednak dwie mikrotubule, które tworzą każdą z par zewnętrznych, są strukturalnie różne. Jedna z nich zwana kanalikiem „A” to kompletna mikrotubula złożona z 13 protofilamentów, druga niekompletna (kanalik B) składa się z 11 protofilamentów połączonych z kanalikiem A.

Te dziewięć par zewnętrznych mikrotubul jest połączonych ze sobą iz centralną parą za pomocą promieniowych mostków białka „nexin”. Do każdego kanalika „A” przymocowane są dwa ramiona dyneiny, przy czym aktywność motoryczna tych dynein rzęskowych jest odpowiedzialna za uderzanie w rzęski i inne struktury o tej samej konformacji, takie jak wici.

Ruch rzęsek

Rzęski są poruszane przez zgięcie aksonemu, który jest złożoną wiązką mikrotubul. Gromady rzęsek poruszają się jednokierunkowo. Każda rzęska porusza się jak bicz, rzęska jest w pełni rozciągnięta, po czym następuje faza powrotu do pierwotnej pozycji.

Ruchy rzęsek są zasadniczo wytwarzane przez przesuwanie się względem siebie zewnętrznych dubletów mikrotubul, napędzane przez aktywność motoryczną dyneiny aksonowej. Podstawa dyneiny wiąże się z mikrotubulami A, a grupy czołowe z sąsiednimi kanalikami B.

Ze względu na neksynę w mostkach, które łączą się z zewnętrznymi mikrotubulami aksonemu, przesuwanie jednego dubletu nad drugim zmusza je do zginania. Ta ostatnia odpowiada podstawie ruchu rzęsek, procesu, o którym wciąż niewiele wiadomo.

Następnie mikrotubule wracają do swojej pierwotnej pozycji, powodując powrót rzęski do stanu spoczynku. Proces ten pozwala rzęsce wygiąć się w łuk i wywołać efekt, który wraz z innymi rzęskami na powierzchni daje ruchliwość komórce lub otaczającemu środowisku.

Energia do ruchu rzęskowego

Podobnie jak dyneina cytoplazmatyczna, dyneina rzęskowa ma domenę motoryczną, która hydrolizuje ATP (aktywność ATPazy), aby poruszać się wzdłuż mikrotubuli w kierunku jej ujemnego końca, oraz region ogona niosący ładunek, który w tym przypadek jest ciągłą mikrotubulą.

Rzęski poruszają się prawie w sposób ciągły i dlatego wymagają dużego zapasu energii w postaci ATP. Energia ta jest wytwarzana przez dużą liczbę mitochondriów, które normalnie występują w pobliżu ciał podstawnych, z których pochodzą rzęski.

cechy

Ruch

Główną funkcją rzęsek jest przemieszczanie płynu po powierzchni komórki lub przemieszczanie poszczególnych komórek przez płyn.

Ruch rzęsek jest niezbędny dla wielu gatunków w takich funkcjach, jak obróbka pożywienia, rozmnażanie, wydalanie i osmoregulacja (na przykład w ekstrawaganckich komórkach) oraz przemieszczanie się płynów i śluzu po powierzchni warstw komórkowych. nabłonkowy.

Rzęski niektórych pierwotniaków, takich jak Pantofelek, są odpowiedzialne zarówno za ruchliwość organizmu, jak i za przemieszczanie się organizmów lub cząstek do jamy ustnej w poszukiwaniu pożywienia.

Oddychanie i karmienie

U zwierząt wielokomórkowych pełnią one funkcję oddychania i odżywiania, przenosząc gazy oddechowe i cząsteczki pokarmu nad wodą na powierzchni komórki, jak na przykład u mięczaków, których odżywianie odbywa się poprzez filtrację.

U ssaków drogi oddechowe są wyłożone komórkami rzęsatymi, które wpychają śluz zawierający kurz i bakterie do gardła.

Rzęski pomagają również w zamiataniu jaj wzdłuż jajowodu, a związana z nimi struktura, wici, napędza plemniki. Struktury te są szczególnie widoczne w jajowodach, gdzie przenoszą jajo do jamy macicy.

Komórki rzęsate wyściełające drogi oddechowe, które oczyszczają je ze śluzu i kurzu. W komórkach nabłonka wyściełających drogi oddechowe człowieka duża liczba rzęsek (109 / cm2 lub więcej) zmiata warstwy śluzu wraz z uwięzionymi cząstkami kurzu i martwymi komórkami do jamy ustnej, gdzie są połykane i eliminowane.

Nieprawidłowości strukturalne w rzęskach

U ludzi niektóre dziedziczne wady dyneiny rzęskowej powodują tak zwany zespół Kartenegera lub zespół nieruchomych rzęsek. Zespół ten charakteryzuje się niepłodnością męską spowodowaną unieruchomieniem plemników.

Ponadto osoby z tym zespołem mają dużą podatność na infekcje płuc z powodu paraliżu rzęsek w drogach oddechowych, które nie są w stanie oczyścić gromadzącego się w nich kurzu i bakterii.

Z drugiej strony zespół ten powoduje defekty w określaniu lewej-prawej osi ciała podczas wczesnego rozwoju embrionalnego. Ta ostatnia została odkryta niedawno i jest związana z bocznością i umiejscowieniem niektórych narządów w ciele.

Inne tego typu schorzenia mogą wystąpić w wyniku spożywania heroiny w czasie ciąży. Noworodki mogą wykazywać przedłużającą się niewydolność oddechową noworodków z powodu ultrastrukturalnej zmiany aksonemów rzęsek w nabłonku oddechowym.

Bibliografia

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Niezbędna biologia komórki. Nowy Jork: Garland Science. Wydanie 2.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. i Walter, P. (2008). Biologia molekularna komórki. Garland Science, Taylor and Francis Group.
3. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, BE (2004). Biologia: nauka i przyroda. Edukacja Pearson.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Komórka. (str. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Zintegrowane zasady zoologii. Nowy Jork: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Biologia komórkowa i molekularna. Meksyk. Od redakcji Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG & Cardelús, RB (2001). Związek między używaniem heroiny w ciąży a nieprawidłowościami strukturalnymi rzęsek oddechowych w okresie noworodkowym. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335–338).
8. Stevens, A. i Lowe, JS (1998). Histologia człowieka. Harcourt Brace.
9. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologia. Panamerican Medical Ed.