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Trilhaar
REM-Aufnahme der Zilien aus dem respiratorisches Epithel in der Lunge

EIN Zilien oder Wimper (Plural Zilien) ist a Organelle, Teil von a Zelle, dass außerhalb der Zellmembran herausragen. Eine Zilien ist ungefähr zehn Mikrometer lang und 0,2 Mikrometer dick.

Zilien sind hoch differenzierte Strukturen, die spezifische Zellfunktionen erfüllen, wie Fortbewegung, Wahrnehmung von Umweltsignale, oder schrittweise erarbeiten Schleimschicht in den Atemwegen.

Zilien als Organelle

Das Cilien ist eine Organelle mit verschiedenen Funktionen, wie z.B. der Fortbewegung Plankton und Atemwege freimachen. Cilien ähneln Flagellen aufgrund ihrer ähnlichen Struktur. Eine Geißel ist jedoch länger als ein Flimmerhärchen.

Zilien erscheinen oft auf Zellen innerhalb von a vielzelliger Organismus. Zilien kommen in allen vor Tiergruppen, kommen aber in Pflanzen selten vor (z.B. kommen sie in den Spermazellen von Palmfarne, statt des üblichen verwant Geißeln).

Biene einzellig wie Zilien, gibt es bewegliche Flimmerhärchen, die der Fortbewegung dienen oder Wasser entlang der Zelle bewegen.

Ursprung

Die Flimmerhärchen von einzellig und von allem mehrzellig Organismen sind sich sehr ähnlich, d.h. sie waren bereits im letzten Common vorhanden eukaryotische Vorfahr (LECA oder Letzter eukaryotischer gemeinsamer Vorfahr). Es gibt drei Theorien über den Ursprung der Zilien:

  1. Zilien würden entwickelt sind von a bakteriell Vorfahr, nämlich a Spirochäte. Diese Theorie basiert auf der strukturell Ähnlichkeiten zwischen den Mikrotubuli des Ziliens und der Spirochäten.[1]
  2. Zilien entwickelten sich aus einem einfacheren zytoplasmatisch, intrazelluläres Transportsystem basierend auf Mikrotubuli. Das Protein die sich um den Transport von der Basis bis zur Spitze der Flimmerhärchen kümmern, IntraFlagellarer Transport- oder IFT-Proteine ​​genannt, sind den Proteinen sehr ähnlich, die für die Vesikeltransport.[2][1]
  3. cilia kann, genau wie Zentriolen, bauen und vermehren sich von selbst, was darauf hindeuten könnte, dass sich Zilien aus a entwickelt haben Virus und über Endosymbiose Teil der eukaryontischen Zelle werden.[3]

Typen

Je nach Funktion und Aufbau unterscheiden wir zwei Typen:

EIN primäres Zilien ist 6-10 µm lang und in fast jeder Zelle vorhanden. Man kann es sich als eine Art Antenne vorstellen, die es der Zelle ermöglicht, Umgebungssignale zu empfangen. Die Organelle hat eine sensorische Funktion: Sie kann mechanische, chemische (Zusammensetzung von Flüssigkeiten, Anwesenheit von Hormonen und Geruchssignalen) und Licht wahrnehmen. Primäre Zilien bestehen aus neun Dubletts von Mikrotubulinfasern, wobei eine Zelle normalerweise nur eine primäre Zilien besitzt.

Zilien bewegen haben zwei zusätzliche zentrale Mikrotubulinfasern. Diese Flimmerhärchen sind hauptsächlich an Aufgaben beteiligt, bei denen Bewegung erforderlich ist. Die Mikrotubulinfasern können sich verkürzen, wodurch sich die Flimmerhärchen in eine bestimmte Richtung biegen. Diese Zilienarten sind hauptsächlich im Innenohr und in den Atemwegen zu finden.

Zellbildung

Im Gegensatz zu anderen Zellorganellen sind Zilien nur vorhanden, wenn sich die Zelle nicht teilt. Wenn sich die Zelle wieder zu teilen beginnt, wird die Zilien resorbiert.[4][5] Der letzte Schritt der Zellreifung ist das Auswachsen von Mikrotubuli aus einer Kernspindel, der Zentriol an der Oberseite der Zelle, nach außen.[6] Diese Zentriole wird Basalkörper genannt. Das Zilien ist von einer Membran umgeben, die Teil der apikalen Membran ist, aber einige einzigartige Proteinkomponenten wie Polycystin 1 und 2 enthält und eine kondensierte Lipidzone an der Basis des Ziliens enthält. Wie die Zilienmembran gebildet wird und wie diese spezifischen Proteinkomponenten zugeführt werden, ist unbekannt.[7][8] Der Basalkörper besteht wie das Zilien aus Mikrotubulinen. Es ist ein 9-facher Satz von Mikrotubulin-Tripletts (drei Fasern) und enthält kein Dublett (zwei Fasern) in der Mitte. Wie sich die Tripletts im Basalkörper in Dubletts im Zilien verwandeln, ist bisher unbekannt. Der Basalkörper kann als spezialisiertes Zentriol mit einer Wachstumszone bis zur Ziliogenese angesehen werden. Bei Zellen mit mehreren Zilien auf ihrer Oberfläche findet eine vorherige Replikation des Zentriols statt.[9]

Da im Zilien keine Proteinsynthese möglich ist, müssen alle Teile des Ziliens aktiv transportiert werden. Dies geschieht mit Hilfe von IFT-Proteinen. Der Vorwärts- und Rückwärtstransport entlang des Ziliens wird von IFT-Motorproteinen bereitgestellt. Der Transport von der Basis zur Spitze des Ciliums ist anterograd und wird von Kinesine-2 bereitgestellt. Dieses Protein besteht aus zwei Motorproteinen (Kif3A und Kif3B) und einem Nichtmotorprotein (Kinesin-assoziiertes Protein 3 oder CAP3). Der Transport von oben nach unten, retrograder Transport kommt drauf an Dynein 1b.[10][11]

Pathologie

Wenn die Zilien nicht richtig gebildet sind, können alle Arten von Krankheiten auftreten (siehe ( Ziliopathie): Unfruchtbarkeit, Fettleibigkeit, Blindheit, Taubheit, Skelett- und Lungenprobleme. Die Entdeckung, dass die Ziliogenese gestört war, war die Wurzel der Zysten, die Zilienforschung revolutioniert. Über Zilien wird viel geforscht, auch weil vermutet wird, dass sie bei der Entwicklung von Zilien eine Rolle spielen Krebs.

Siehe auch