Zilien und Flagellen sind Projektionen aus der Zelle. Sie bestehen aus Mikrotubuli , wie in diesem Cartoon gezeigt, und sind von einer Verlängerung der Plasmamembran bedeckt. Sie sind beweglich und dienen entweder dazu, die Zelle selbst zu bewegen oder Substanzen über oder um die Zelle herum zu bewegen. Der Hauptzweck von Zilien in Säugetierzellen besteht darin, Flüssigkeit, Schleim oder Zellen über ihre Oberfläche zu bewegen. Zilien und Flagellen haben die gleiche innere Struktur. Der Hauptunterschied liegt in ihrer Länge.

Zilien und Flagellen bewegen sich aufgrund der Wechselwirkungen einer Reihe von Mikrotubuli im Inneren. Zusammenfassend werden diese als „Axonem“ bezeichnet, Diese Abbildung zeigt einen Mikrotubulus (obere Platte) in der Oberflächenansicht und im Querschnitt (untere linke Platte). Zwei dieser Mikrotubuli verbinden sich zu einem Dublett in den Zilien oder Flagellen. Beachten Sie, dass einer der Tubuli unvollständig ist. Darüber hinaus gibt es wichtige Mikrotubuli-assoziierte Proteine (MAPs), die von einer der Mikrotubuli-Untereinheiten projizieren.

In diesem Cartoon wird ein Querschnitt eines Ziliums gezeigt. Beachten Sie, dass es einen Kreis von neun Dubletten gibt, von denen jede einen vollständigen (A-Tubulus) und einen unvollständigen (B-Tubulus) Mikrotubuli aufweist. Die Kerndubletten sind beide komplett. Ausgehend von t

he-Dubletten sind Sätze von Armen, die benachbarte Dubletten verbinden. Diese bestehen aus dem Protein „Dynein“. Es ist in Abständen von 24 nm beabstandet. Nexin-Verbindungen sind entlang der Mikrotubuli beabstandet, um sie zusammenzuhalten. Nach innen ragen radiale Speichen, die mit einer die Dubletten umschließenden Hülle verbunden sind.

Diese Abbildung zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Querschnitts eines Ziliums. Beachten Sie, dass Sie die Dynein-Arme und die Nexin-Links sehen können. Die Dynein-Arme haben ATPase-Aktivität. In Gegenwart von ATP können sie sich von einem Tubulin zum anderen bewegen. Sie ermöglichen es den Tubuli, aneinander entlang zu gleiten, so dass sich das Zilium biegen kann.

Die Dynein-Brücken sind so geregelt, dass das Gleiten zu einer synchronisierten Biegung führt. Aufgrund der Neigungs- und Radialspeichen werden die Dubletten an Ort und Stelle gehalten, so dass das Gleiten in Längsrichtung begrenzt ist. Wenn Nexin und die radialen Speichen einem Enzymverdau unterzogen und ATP ausgesetzt werden, gleiten die Dubletten weiter und teleskopieren bis zu 9X ihrer Länge.

Unten ist eine weitere mikroskopische Aufnahme der Zelloberfläche, die eine Reihe von Zilien zeigt. Diese müssen funktional organisiert sein, damit die Zilien in einer Welle schlagen.

Zilien und Flagellen werden von Zentriolen organisiert, die sich zur Zellperipherie bewegen. Diese werden als „Basalkörper“ bezeichnet und sind in dieser elektronenmikroskopischen Aufnahme (bb) dargestellt. Beachten Sie die zahlreichen Zilien, die aus der Zellmembran herausragen (cm). Basalkörper steuern die Bewegungsrichtung der Zilien. Dies kann experimentell gezeigt werden.

Zentriolen steuern die Richtung der Zilien oder Flagellenbewegung.

Paramecium haben parallele Reihen von Zilien, die alle so ausgerichtet sind, dass sie in die gleiche Richtung schlagen. In den 1960er Jahren wurden jedoch Reihen von Zilien / Basalkörpern in Paramecium gepfropft und sie konnten eine Richtungsänderung des Schlags zeigen. Die Zellen gaben die Veränderung an zukünftige Generationen weiter, obwohl dies keine genetische Veränderung war.

Zentriolenstruktur

Wie Zilien und Flagellen bestehen auch Zentriolen aus Mikrotubuli. Der Unterschied besteht darin, dass sie 9 Sätze Drillinge und kein Dublett in der Mitte enthalten. Wie sich die Drillinge im Basalkörper in das Ziliumdublett verwandeln, bleibt ein Rätsel. Zentriolen kommen paarweise vor und sind jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet. Diese Abbildung zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Paares von Zentriolen und die Karikatur vergleicht den Querschnitt eines Ziliums mit dem einer Zentriole. Zentriolen organisieren den Spindelapparat, auf dem sich die Chromosomen während der Mitose bewegen.

Zentriolenreplikation

Zentriolen replizieren autonom wie Mitochondrien und Peroxisomen. Sie beginnen von Zentren, die Proteine enthalten, die für ihre Bildung benötigt werden (Tubulin usw.), Dann bilden sich die Procentriolen. Jeder wächst aus einem einzigen Mikrotubuli, aus dem sich das Triplett bilden kann. Sobald eine Zentriole hergestellt ist, können Tochterzentriolen im rechten Winkel aus den Tubuli herauswachsen, wie in diesem Cartoon gezeigt. Diese addieren sich dann zur Tochterzelle (in einer sich teilenden Zelle) oder sie bewegen sich an die Peripherie und bilden den Basalkörper für das Zilium.

Für weitere Informationen wenden Sie sich an:

Gwen Childs, Ph.D.,FAAA
Professor und Lehrstuhl
Abteilung für Neurobiologie und Entwicklungswissenschaften
Universität von Arkansas für medizinische Wissenschaften
Little Rock, AR 72205

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