Zilien und Flagellen
Zilien und Flagellen sind bewegliche Zellanhänge, die in den meisten Mikroorganismen und Tieren vorkommen, jedoch nicht in höheren Pflanzen. In vielzelligen Organismen bewegen Zilien eine Zelle oder Gruppe von Zellen oder helfen beim Transport von Flüssigkeit oder Materialien an ihnen vorbei. Die Atemwege beim Menschen sind mit Zilien ausgekleidet, die verhindern, dass eingeatmeter Staub, Smog und potenziell schädliche Mikroorganismen in die Lunge gelangen., Unter anderem erzeugen Zilien auch Wasserströmungen, um Nahrung und Sauerstoff an den Kiemen von Muscheln vorbei zu transportieren und Nahrung durch das Verdauungssystem von Schnecken zu transportieren. Flagellen kommen hauptsächlich auf Gameten vor, erzeugen aber auch in Schwämmen und Coelenteraten die für die Atmung und Zirkulation notwendigen Wasserströmungen. Bei einzelligen Eukaryoten sind Zilien und Flagellen für die Fortbewegung einzelner Organismen unerlässlich. Protozoen, die zum Stamm Ciliophora gehören, sind mit Zilien bedeckt, während Flagellen ein Merkmal der Protozoengruppe Mastigophora sind.,
In eukaryotischen Zellen enthalten Zilien und Flagellen das Motorprotein Dynein und Mikrotubuli, die aus linearen Polymeren globulärer Proteine bestehen, die als Tubulin bezeichnet werden. Der Kern jeder der Strukturen wird als Axonem bezeichnet und enthält zwei zentrale Mikrotubuli, die von einem äußeren Ring von neun Doublet-Mikrotubuli umgeben sind. Ein Vollmikrotubulus und ein Teilmikrotubulus, von denen letzteres eine Tubuluswand mit dem anderen Mikrotubulus teilt, umfassen jedes Doublet-Mikrotubulus (siehe Abbildung 1)., Dyneinmoleküle befinden sich in regelmäßigen Abständen entlang ihrer Länge um den Umfang des Axonems, wo sie die Lücken zwischen benachbarten Mikrotubuli-Doublets überbrücken.
Eine Plasmamembran umgibt den gesamten Axonemkomplex, der an einer als Basalkörper bezeichneten Struktur (auch Kinetosom genannt) an die Zelle gebunden ist. Basalkörper behalten die grundlegende äußere Ringstruktur des Axonems bei, aber jeder der neun Sätze von Umfangsfilamenten besteht aus drei Mikrotubuli und nicht aus einem Doublet von Mikrotubuli., Somit ist der Basalkörper strukturell identisch mit den Zentriolen, die sich im Zentrosom in der Nähe des Zellkerns befinden. In einigen Organismen, wie den einzelligen Chlamydomonas, werden Basalkörper lokal und funktionell in Zentriolen verändert und ihre Flagellen vor der Zellteilung resorbiert.
Eukaryotische Zilien und Flagellen unterscheiden sich im Allgemeinen nach Größe und Anzahl: Zilien sind normalerweise kürzer und treten zusammen in viel größerer Anzahl auf als Flagellen, die oft einzeln sind., Die Strukturen weisen auch etwas unterschiedliche Bewegungsarten auf, obwohl in beiden Fällen Bewegung durch die Aktivierung von Dynein und die daraus resultierende Biegung des Axonems erzeugt wird. Die Bewegung der Zilien wird oft als peitschenartig beschrieben oder mit dem Brustschlag beim Schwimmen verglichen. Benachbarte Zilien bewegen sich fast gleichzeitig (aber nicht ganz), so dass in Gruppen von Zilien wellenartige Bewegungsmuster auftreten. Flagellen zeigen jedoch eine glatte, unabhängige undulatorische Art der Bewegung in Eukaryoten., Prokaryotische Flagellen, die eine völlig andere Struktur als das Protein Flagellin haben, bewegen sich rotierend, angetrieben vom Basalmotor.
Defekte in den Zilien und Flagellen menschlicher Zellen sind mit einigen bemerkenswerten medizinischen Problemen verbunden. Zum Beispiel wird eine Erbkrankheit, die als Kartagener-Syndrom bekannt ist, durch Probleme mit den Dyneinarmen verursacht, die sich zwischen den im Axonem vorhandenen Mikrotubuli erstrecken, und ist durch wiederkehrende Atemwegsinfektionen gekennzeichnet, die mit der Unfähigkeit von Zilien in den Atemwegen zusammenhängen, Bakterien oder andere Materialien zu entfernen., Die Krankheit führt auch zu männlicher Sterilität aufgrund der Unfähigkeit der Samenzellen, sich über Flagellen zu treiben. Schäden an Atemzilien können auch erworben und nicht vererbt werden und sind am häufigsten mit dem Rauchen von Zigaretten verbunden. Bronchitis wird zum Beispiel oft durch eine Ansammlung von Schleim und Teer in der Lunge ausgelöst, die aufgrund einer rauchbedingten Beeinträchtigung der Zilien nicht richtig entfernt werden können.
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