Belangrijkste verschil - Cilia versus Flagella

Cilia en flagella zijn externe structuren in cellen, die voornamelijk bijdragen aan de voortbeweging van cellen. Cilia zijn korte, haarachtige structuren, die in grote aantallen aanwezig zijn op het oppervlak van sommige cellen. Flagella zijn lange, draadachtige structuren die in mindere mate aanwezig zijn aan slechts één uiteinde van de cel. Cilia slaan in een gecoördineerd ritme terwijl flagella onafhankelijk van elkaar slaan. Cilia komen alleen voor in eukaryote cellen. Flagella worden gevonden in zowel prokaryote als eukaryote cellen. Organismen die zowel beweeglijke trilharen als flagella bevatten, kunnen worden gegroepeerd als undulipodia. De grootste verschil tussen cilia en flagella is dat cilia voorkomen de ophoping van stof in de ademhalingsbuizen, waardoor een dunne laag slijm langs de buizen ontstaat, terwijl flagella voornamelijk door zaadcellen wordt gebruikt om zichzelf door het vrouwelijke voortplantingsorgaan voort te stuwen.

Dit artikel legt uit,

1. Wat zijn cilia - Structuur, typen, functies, kenmerken 2. Wat zijn flagellen? - Structuur, typen, functies, kenmerken 3. Wat is het verschil tussen Cilia en Flagella?

Wat is Cilia

Cilia zijn slanke, haarachtige structuren of organellen die zich uitstrekken vanaf het oppervlak van de meeste eukaryote cellen. Twee soorten trilhaartjes worden gevonden in eukaryote cellen: primaire/niet-beweeglijke trilhaartjes en beweeglijke trilhaartjes.

Primaire trilhaartjes

Primaire trilhaartjes worden in elke dierlijke cel gevonden; een enkele primaire cilium wordt gevonden in alle zoogdiercellen. Ze worden meestal aangetroffen in menselijke sensorische organen zoals oog en neus. De fotoreceptorcel van de buitenste segmentstaaf, die in het menselijk oog wordt aangetroffen, is via een gespecialiseerde cilium verbonden met zijn cellichaam. Dendritische knop van olfactorische neuron bevat ook ongeveer tien primaire trilhaartjes. Primaire trilhaartjes worden dus beschouwd als sensorische cellulaire antennes die talrijke signaalroutes in cellen coördineren. Deze signaalroutes kunnen soms gepaard gaan met celdeling en differentiatie. Disfunctie van primaire trilharen leidt tot ziekten zoals genetische ciliopathieën, polycystische nierziekte en aangeboren hartaandoeningen.

beweeglijke trilhaartjes

Beweeglijke trilhaartjes worden in grote aantallen gevonden op het oppervlak van cellen en slaan in gecoördineerde golven. De beweeglijke trilhaartjes in het slijmvlies van de luchtpijp vegen het slijm, dat vuil bevat, uit de longen. Het kloppen van trilhaartjes in eileiders bij vrouwen zorgt ervoor dat de eicel vanuit de eierstok naar de baarmoeder kan bewegen. Epitheliale natriumkanalen bevinden zich langs de cilium, reguleren het vloeistofniveau en baden de cilia. De beweeglijkheid van trilhaartjes hangt af van het vloeistofniveau eromheen. Cilia op het respiratoire epitheel in de longen worden getoond in figuur 1.

Figuur 1: Cilia op het respiratoire epitheel

Structuur van cilia

Cilia worden gevormd tijdens ciliogenese. Een op microtubuli gebaseerd cytoskelet, dat wordt genoemd als het axoneem, wordt gevonden in trilharen. In primaire cilia bevat dit axoneem negen buitenste microtubuli-doubletten (9+0 axoneme), die in een ring zijn samengebracht. In beweeglijke cilium zijn, naast de negen buitenste microtubuli doubletten ring, twee centrale microtubuli singlets (9+2 axoneme) aanwezig in het midden van de cilium.

Dynein is het eiwit dat bruggen vormt en de aangrenzende microtubuli-doubletten verbindt. Dynein wordt geactiveerd door ATP om een ​​buigbeweging te creëren door over de aangrenzende microtubuli-doubletten te schuiven. Het axonemale cytoskelet biedt bindingsplaatsen voor moleculaire motoreiwitten zoals kinesine II. Kinesine II draagt ​​bij aan het op en neer dragen van eiwitten in de microtubuli.

Cilium, aan de basis, is bevestigd aan de basaal lichaam, dat het organisatiecentrum van de microtubuli is. Het basale lichaam bevat eiwitten zoals CEP164, CEP170 en ODF2, die de stabiliteit en vorming van de cilium reguleren. De overgangszone tussen het axoneme en het basale lichaam dient als dockingstation voor motoreiwitten en intraflagellair transport. Ciliaire wortel is een cytoskeletstructuur met een diameter van ongeveer 100 nm, afkomstig van het basale lichaam en zich uitstrekkend naar de celkern. De structuur van een beweeglijk cilium is weergegeven in figuur 2.

Figuur 2: Structuur van cilium

Functie van cilia

Een cilium werkt als een nanomachine die bestaat uit ongeveer 600 eiwitten in zijn moleculaire complex, die onafhankelijk functioneren. In epitheelcellen dienen primaire trilhaartjes als cellulaire antennes, die zorgen voor de chemosensatie, mechanosensatie en thermosensatie van de extracellulaire omgeving. Ze bemiddelen cellulaire signaalroutes. Beweeglijke trilharen spelen ook een secretoire rol stroomafwaarts van de vloeistofstroom. De meeste epitheelcellen zijn trilhaartjes. Cilia voorkomen stofophoping in de beademingsbuizen, luchtpijp door een dunne laag slijm langs de luchtpijp te creëren. Cilia in de eileiders zorgen voor de doorgang van de eicel langs de eileider.

Wat is Flagella?

Flagella zijn zweepachtige organellen, die uitsteken aan een kant van sommige prokaryotische of eukaryote cellen. De belangrijkste rol van flagella in de cel is de cellulaire voortbeweging. Flagella dienen ook als sensorische organellen voor chemicaliën en temperatuur van de buitenomgeving. Prokaryote en eukaryote flagella verschillen in hun samenstelling. Chlamydomonas, met flagella aan de zijkant van de cel, wordt getoond in figuur 3.

Figuur 3: Chlamydomonas met hun flagellen

Structuur van flagella

Er worden drie soorten flagella onderscheiden: bacterieel, archaeaal en eukaryoot. Flagella in bacteriën zijn spiraalvormige filamenten, die rotatiemotoren bevatten die met de klok mee of tegen de klok in draaien. Verschillende rangschikkingen van de prokaryotische flagella kunnen worden geïdentificeerd. Vibrio cholera-achtige monotriche bacteriën bevatten een enkele flagellum. Meerdere flagellen op dezelfde plek zijn te vinden in lophorichous bacteriën. De bases van deze flagellen zijn omgeven door een gespecialiseerd celmembraangebied dat het polaire organel wordt genoemd. Bacteriën bestaande uit twee flagella aan elk van de twee tegenoverliggende zijden worden amfitrieuze bacteriën genoemd. Sommige spirocheten bestaan ​​uit gespecialiseerde flagellen die voortkomen uit tegenovergestelde polen, die bijdragen als een axiaal filament. Peritrichous bacteriën zoals E Coli bevatten geprojecteerde flagella vanuit elke richting. De rangschikking van bacteriële flagella wordt getoond in figuur 4.

Figuur 4: Flagella-arrangementen in bacteriën

Bacteriële flagellum bestaat uit een rotatiemotor, de motor genaamd, die uit eiwitten bestaat. Het wordt aangedreven door proton-aandrijfkracht, gegenereerd door de H⁺ ionenconcentratiegradiënt over het celmembraan. De rotor werkt met ongeveer 6.000 tot 17.000 tpm. Flagella werkt bij ongeveer 200 tot 1.000 tpm. De rotatie van de flagella kan 60 cellengtes per seconde bereiken.

Aan de andere kant worden archaeale flagella als niet-homoloog beschouwd. Eukaryote flagella zijn structureel vergelijkbaar met eukaryote trilharen, maar verschillen op basis van de functie. Eukaryote cellen zoals dieren, planten en protisten bevatten flagella in hun cellen.

Functies van Flagella

Bacteriële en archaeale flagella zijn betrokken bij de voortbeweging van cellen, waarbij de cel naar een andere locatie wordt verplaatst voor vereisten zoals voeding, reproductie en circulatie. Zoogdieren sperma gebruiken vooral flagella om door het vrouwelijke voortplantingsorgaan voort te stuwen totdat ze de eicel ontmoeten.

Binnen- en buitenarmen van dyneïne, die de negen microtubuli-doubletten verbinden, gebruiken de energie van gehydrolyseerd ATP om propellerachtige beweging in het flagellum te genereren. De aanwezigheid van nexine in het flagellum geeft een vlakke, golfachtige beweging. Het verschil tussen het slagpatroon van flagellum en cilium is weergegeven in figuur 5.

Figuur 5: Verschil tussen de beweging van flagellum en cilium

Verschil tussen cilia en flagella

Aantal per cel

trilhaartjes: Een enkele cel bevat een groot aantal trilhaartjes.

Flagella: Een enkele cel bevat minder flagellen.

Vorm

trilhaartjes: Cilia zijn korte, haarachtige structuren.

Flagella: Flagella zijn lange, zweepachtige structuren.

Lengte

trilhaartjes: Cilia zijn ongeveer 5-10 µm lang.

Flagella: Flagella zijn ongeveer 150 µm lang.

Structuur

trilhaartjes: Primaire cilia bestaan ​​uit een 9+0 axoneme-structuur en beweeglijke cilia bestaan ​​uit een 9+2 axoneme-structuur. Beide soorten trilharen missen nexine.

Flagella: Flagella bestaat uit een 9+2 axoneme-structuur en nexine wordt gevonden tussen microtubuli-doubletten, waardoor een roterende beweging in het flagellum wordt gegenereerd.

Aanwezigheid

trilhaartjes: Cilia komen alleen voor in eukaryote cellen.

Flagella: Flagella worden gevonden in zowel prokaryote als eukaryote cellen.

Voorval

trilhaartjes: Cilia komen voor in de hele cel.

Flagella: Flagella komen voor aan het ene uiteinde van een cel.

Coördinatie

trilhaartjes: Cilia kloppen in coördinatie.

Flagella: Flagella sloeg onafhankelijk.

Beweging

trilhaartjes: Cilia vertonen een vegende beweging of slingerbeweging.

Flagella: Flagella vertonen een golvende beweging.

Mechanisme van functie

trilhaartjes: Cilia gebruiken kinesine, dat een ATPase-activiteit bevat en energie produceert om de beweging uit te voeren.

Flagella: Flagella worden aangedreven door de proton-aandrijvende kracht van plasmamembraan.

Rol

trilhaartjes: Cilia voorkomen stofophoping in beademingsslangen door een dun laagje slijm in de slang te creëren.

Flagella: Flagella worden voornamelijk door zaadcellen gebruikt om te bewegen en voort te stuwen.

Functie

trilhaartjes: Cilia zijn betrokken bij processen zoals voortbeweging, voeding en bloedsomloop.

Flagella: Flagella is betrokken bij voortbeweging.

Voorbeelden

trilhaartjes: Cilia worden gevonden in de bekleding van de lichaamsbuizen zoals de luchtwegen en voortplantingsorganen bij zoogdieren.

Flagella: De meeste bacteriën, archaea en eukaryoten bestaan ​​uit flagellen. Euglena wordt beschouwd als een flagellated eukaryoot. Bij zoogdieren bestaan ​​de zaadcellen vooral uit flagellen.

Conclusie

Zowel cilia als flagella zijn structureel identieke organellen; het belangrijkste verschil tussen cilia en flagella zit in hun functie, niet in structuur. Cilia zijn korte, haarachtige structuren die in hoge dichtheid op het oppervlak van zoogdiercellen worden aangetroffen. Cilia vertonen een heen en weer kloppen, terwijl flagella propellerachtige bewegingen vertonen. Daarom zijn trilharen meestal betrokken bij voeding, voortplanting en circulatie in eukaryoten en is flagella voornamelijk betrokken bij voortbeweging. Cilia beschermen de luchtwegen tegen stofophoping. Cilia in de eileiders van zoogdieren verplaatsen de eicel van de eierstok naar de baarmoeder. Aan de andere kant zijn flagella betrokken bij het voortstuwen van het sperma naar de eicel door het vrouwelijke voortplantingsorgaan.

Referentie:1. "Cilium." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 14 maart 2017. Web. 19 maart 2017. 2. "Flagellum." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 16 maart 2017. Web. 19 maart 2017.

Afbeelding Hoffelijkheid:1. "Bronchiolair epitheel 3 - SEM" door Charles Daghlian - (Public Domain) via Commons Wikimedia2. "Eukaryoot cilium diagram en" door LadyofHats - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia3. "Chlamydomonas (10000x)" (Public Domain) via Commons Wikimedia4. "Flagella" door Adenosine - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia5. "Flagellum-beating" door Flagellum-beating.png: Kohidai, L.afgeleid werk: Urutseg (talk) - Flagellum-beating.png (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia