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섬모와 편모는 세포에 대한 두 가지 다른 유형의 현미경 부속물입니다. 섬모는 동물과 미생물 모두에서 발견되지만 대부분의 식물에서는 발견되지 않습니다. Flagella는 진핵 생물뿐만 아니라 박테리아의 이동성에도 사용됩니다. 섬모와 편모는 운동 기능을 제공하지만 다른 방식으로 작용합니다. 둘 다 모터 단백질 인 dynein과 microtubules에 의존합니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
섬모와 편모는 세포의 세포 기관으로서 추진, 감각 장치, 제거 메커니즘 및 살아있는 유기체에서 수많은 다른 중요한 기능을 제공합니다.
섬모는 무엇입니까?
Cilia는 17 세기 후반 Antonie van Leeuwenhoek가 발견 한 최초의 소기관입니다. 그는“작은 다리”인 운동성 (움직이는) 섬모를 관찰했는데, 이는“동물”(아마도 원생 동물)에 거주하는 것으로 묘사되었습니다. 비 이동성 섬모는 더 나은 현미경으로 훨씬 나중에 관찰되었습니다. 대부분의 섬모는 동물, 거의 모든 유형의 세포에 존재하며 진화에서 많은 종에 걸쳐 보존되어 있습니다. 그러나 일부 섬모는 식물 형태로 식물 형태로 발견 될 수 있습니다. 섬모는 원형질 축삭으로 불리는 배열에서 미세 소관으로 만들어지며, 이는 원형질 막으로 덮여 있습니다. 세포체는 섬모 단백질을 만들어 축삭의 끝으로 옮깁니다. 이 과정을 intraciliary 또는 intraflagellar transport (IFT)라고합니다. 현재 과학자들은 인간 게놈의 약 10 %가 섬모와 그들의 기원에 전념한다고 생각합니다.
섬모의 길이는 1-10 마이크로 미터입니다. 이 모발 부속 기관 소기관은 세포를 움직이고 물질을 움직이게합니다. 그들은 조개와 같은 수생 생물을 위해 액체를 움직여 음식과 산소를 운반 할 수 있습니다. 섬모는 부스러기와 잠재적 병원체가 신체에 침입하는 것을 방지하여 동물의 폐에서 호흡을 도와줍니다. 섬모는 편모보다 짧으며 훨씬 더 많은 수에 집중합니다. 그들은 파동 효과를 구성하는 그룹에서 거의 동시에 빠른 스트로크로 움직이는 경향이 있습니다. 섬모는 또한 일부 유형의 원생 동물의 운동을 도울 수 있습니다. 두 가지 유형의 섬모가 존재합니다 : 운동성 (이동성) 및 비운 동성 (또는 일차적) 섬모, 그리고 둘 다 IFT 시스템을 통해 작동합니다. 운동성 섬모는기도 내부와 폐뿐만 아니라 귀 안에 있습니다. 비운 동성 섬모는 많은 기관에 있습니다.
Flagella는 무엇입니까?
Flagella는 일부 원생 동물뿐만 아니라 박테리아와 진핵 생물의 생식자를 옮기는 데 도움이되는 부속물입니다. 편모는 꼬리처럼 특이한 경향이 있습니다. 그들은 일반적으로 섬모보다 길다. 원핵 생물에서 편모는 회전하는 작은 모터처럼 작동합니다. 진핵 생물에서는 더 부드럽게 움직입니다.
섬모의 기능
섬모는 심장과 같은 동물 발달뿐만 아니라 세포주기에서도 역할을합니다. 섬모는 선택적으로 특정 단백질이 적절히 기능하도록한다. Cilia는 또한 셀룰러 통신 및 분자 트래 피킹의 역할을합니다.
운동성 섬모는 2 개의 미세 소관의 중심과 함께 9 개의 외부 미세 소관 쌍의 9 + 2 배열을 갖는다. 운동성 섬모는 리듬 파동을 사용하여 먼지, 먼지, 미생물 및 점액을 치울 때와 같이 물질을 쓸어내어 질병을 예방합니다. 이것이 호흡 통로의 안감에 존재하는 이유입니다. 운동성 섬모는 세포 외액을 감지하고 움직일 수 있습니다.
비운 동성 또는 일차 성 섬모는 운동성 섬모와 동일한 구조를 따르지 않습니다. 이들은 중심 미세 소관 구조없이 개별 부속 미세 소관으로 배열된다. 그들은 다인 인 무기를 가지고 있지 않으므로 일반적인 운동성이 없습니다. 수년 동안 과학자들은 이러한 주요 섬모에 초점을 맞추지 않았으므로 그들의 기능에 대해서는 거의 알지 못했습니다. 비운 동성 섬모는 신호를 감지하는 세포의 감각 장치 역할을합니다. 그들은 감각 뉴런에서 중요한 역할을합니다. 비운 동성 섬모는 신장에서 소변의 흐름을 감지하고 망막의 광 수용체의 눈에서 찾을 수 있습니다. 광 수용체에서, 이들은 중요한 단백질을 광 수용체의 내부 세그먼트에서 외부 세그먼트로 수송하는 기능을한다; 이 기능이 없으면 광 수용체는 죽을 것이다. 섬모가 체액의 흐름을 감지하면 세포 성장이 변화합니다.
섬모는 클리어런스 및 감각 기능 이상의 기능을 제공합니다. 또한 동물의 공생 미생물 군집을위한 서식지 또는 모집 지역을 제공합니다. 오징어와 같은 수생 동물에서, 이러한 점액 상피 조직은 공통적이고 내부 표면이 아니기 때문에보다 직접적으로 관찰 될 수 있습니다. 두 가지 종류의 섬모 집단이 숙주 조직에 존재합니다 : 하나는 박테리아와 같은 작은 입자를 따라 흔드는 큰 섬모를 가지고 있지만 큰 것을 제외하고 환경 유체를 혼합하는 짧은 박동 섬모입니다. 이 섬모는 미생물 군집을 모집하기 위해 노력합니다. 그들은 박테리아와 다른 작은 입자를 보호 구역으로 이동시키는 구역에서 작동하며, 또한 박테리아가 원하는 지역을 식민지화 할 수 있도록 유체를 혼합하고 화학 신호를 촉진합니다. 따라서 섬모는 박테리아를 걸러 내고, 깨끗하게하고, 국소화하고, 선별하고 응집시키고 섬모 표면에 대한 접착력을 조절하기 위해 노력합니다.
섬모는 또한 테 토좀의 수 포성 분비에 참여하는 것으로 밝혀졌다. 보다 최근의 연구에 따르면 섬모와 세포 경로 사이의 상호 작용이 질병뿐만 아니라 세포 통신에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다.
Flagella의 기능
Flagella는 원핵 생물과 진핵 생물에서 찾을 수 있습니다. 그들은 박테리아의 표면에서 20 마이크로 미터에 이르는 여러 단백질로 만들어진 긴 필라멘트 소기관입니다. 일반적으로 편모는 섬모보다 길며 운동과 추진력을 제공합니다. 세균성 편모 필라멘트 모터는 분당 15,000 회전 (rpm)만큼 빠르게 회전 할 수 있습니다. 편모의 수영 능력은 음식과 영양소를 찾거나 번식하거나 침입하는 숙주에 관계없이 기능을 돕습니다.
박테리아와 같은 원핵 생물에서, 편모는 추진 메커니즘으로 작용한다; 박테리아가 액체를 통해 헤엄 치는 주요 방법입니다. 박테리아의 편모에는 토크 용 이온 모터, 모터 토크를 전달하는 후크 및 필라멘트 또는 박테리아를 추진하는 긴 꼬리 모양의 구조가 있습니다. 모터가 회전하여 필라멘트의 동작에 영향을 미쳐 박테리아의 이동 방향을 변경할 수 있습니다. 편모가 시계 방향으로 움직이면 수퍼 코일이 형성됩니다. 여러 개의 편모가 다발을 형성 할 수 있으며, 이것들은 박테리아를 직선 경로로 추진하는 데 도움이됩니다. 반대 방향으로 돌리면 필라멘트가 더 짧은 수퍼 코일을 만들고 편모 다발이 분해되어 텀블링이 발생합니다. 실험을위한 높은 해상도의 부족으로 인해 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 편모 운동을 예측합니다.
유체의 마찰 량은 필라멘트가 슈퍼 코일되는 방식에 영향을줍니다. 박테리아는 대장균과 같은 여러 편모를 호스팅 할 수 있습니다. 편모는 박테리아가 한 방향으로 헤엄 친 다음 필요에 따라 돌게합니다. 이것은 회전하는 나선형 편모를 통해 작동하며, 여기에는 밀기 및 당기기주기를 포함한 다양한 방법이 사용됩니다. 또 다른 이동 방법은 다발로 세포체를 감싸서 달성됩니다. 이러한 방식으로, 편모는 운동을 역전시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 박테리아가 까다로운 공간을 만나면 편모가 번들을 재구성하거나 분해 할 수 있도록하여 위치를 변경할 수 있습니다. 이러한 다형성 상태 전이는 다른 속도를 허용하며, 푸시 및 풀 상태는 일반적으로 랩핑 상태보다 빠릅니다. 이것은 다른 환경에서 도움이됩니다. 예를 들어, 나선형 다발은 코르크 마개 효과가있는 점성 영역을 통해 박테리아를 이동할 수 있습니다. 이것은 박테리아 탐색에 도움이됩니다.
Flagella는 박테리아의 움직임을 제공하지만 병원성 박테리아가 숙주를 식민지화하여 질병을 전염시키는 데 도움이되는 메커니즘을 제공합니다. Flagella는 트위스트 앤 스틱 방식을 사용하여 박테리아를 표면에 고정시킵니다. Flagella는 또한 숙주 조직에 대한 접착을위한 브릿지 또는 스캐 폴드로서 기능한다.
진핵 생물 편모는 조성에서 원핵 생물로부터 분기된다. 진핵 생물의 편모는 훨씬 더 많은 단백질을 함유하고 동일한 운동 및 제어 패턴으로 운동성 섬모와 약간 유사합니다. Flagella는 운동뿐만 아니라 세포 공급 및 진핵 생물 생식 보조에도 사용됩니다. Flagella는 플라 겔라 이동성을 제공하는 신호 전달 분자에 필요한 단백질의 복합체를 운반하는 연골 내 수송을 사용합니다. 편모는 Mastigophora 원생 동물과 같은 미세한 유기체에 존재하거나 더 큰 동물 안에 존재할 수 있습니다. 많은 미세한 기생충들도 편모를 가지고있어 숙주 유기체를 통한 여행을 돕는다. 이들 원생 기생충의 편모에는 곤충과 같은 벡터에 부착하는 것을 돕는 파라 플라 겔라로드 또는 PFR이 있습니다. 진핵 생물에서의 편모의 다른 예는 정자와 같은 생식 자의 꼬리를 포함한다. Flagella는 스폰지 및 기타 수생 종에서도 발견 될 수 있습니다. 이 생물체의 편모는 호흡을 위해 물을 움직이는 데 도움이됩니다. 진핵 생물 편모는 또한 거의 작은 안테나 또는 감각 소기관으로 사용됩니다. 과학자들은 이제 진핵 생물 편모의 기능의 폭을 이해하기 시작했습니다.
섬모 관련 질병
최근의 과학적 발견은 섬모와 관련된 돌연변이 또는 다른 결함이 많은 질병을 유발한다는 것을 발견했습니다. 이러한 상태를 간경변증이라고합니다. 그들은 고통받는 사람들에게 깊은 영향을 미칩니다. 일부 장애는인지 장애, 망막 변성, 청력 상실, 무산소 증 (냄새 상실), 두개 안면 이상, 폐 및기도 이상, 왼쪽 비대칭 및 관련 심장 결함, 췌장 낭종, 간 질환, 불임, 다발성 및 신장 이상을 포함합니다. 낭종과 같은 것들. 또한, 일부 암은 간경변증과 관련이 있습니다.
섬모 기능 장애와 관련된 일부 신장 장애에는 신장염과 상 염색체 우성 및 상 염색체 열성 다낭성 신장 질환이 포함됩니다. 오작동 섬모는 소변 흐름이 감지되지 않아 세포 분열을 멈출 수 없으므로 낭종 발달로 이어집니다.
카르타 그너 증후군에서, 다인 인 팔 기능 장애는 박테리아 및 기타 물질의 호흡 기관을 효과적으로 비운다. 이로 인해 호흡기 감염이 반복 될 수 있습니다.
Bardet-Biedl 증후군에서 섬모 기형은 망막 변성, 다행 증, 뇌 장애 및 비만과 같은 문제를 유발합니다.
유전성 질환은 담배 잔류 물과 같은 섬모의 손상으로 인해 발생할 수 있습니다. 이것은 기관지염 및 기타 문제로 이어질 수 있습니다.
병원균은 또한 보르 데 텔라 (Bordetella) 종과 같은 섬모에 의한 섬모에 의한 박테리아의 정상적인 공생 육성을 지휘 할 수 있으며, 이로 인해 섬모 박동이 줄어들어 병원균이 기질에 부착하여 인간기도의 감염을 유발할 수 있습니다.
Flagella 관련 질병
다수의 박테리아 감염은 편모 기능과 관련이 있습니다. 병원성 박테리아의 예는 살모넬라 엔테 리카, 대장균, 슈도모나스 아에 루기 노사 및 캄 필로 박터 제주 니를 포함한다. 박테리아가 숙주 조직에 침입하게하는 많은 상호 작용이 발생한다. Flagella는 호스트 기판에서 구매를 추구하는 바인딩 프로브 역할을합니다. 일부 피토 박테리아는 그들의 편모를 사용하여 식물 조직을 고착시킵니다. 이로 인해 과일 및 채소와 같은 농산물이 인간과 동물을 감염시키는 박테리아의 2 차 숙주가됩니다. 한 예로 리스테리아 모노 사이토 겐이 있으며, 물론 대장균과 살모넬라는 식중독의 악명 높은 요원입니다.
헬리코박터 파일로리 (Helicobacter pylori)는 편모를 사용하여 점액을 헤엄 치고 위장 내막을 침범하여 보호 위산을 피합니다. 점막 안감은 편모와 결합하여 이러한 침입을 막기위한 면역 방어 수단으로 작용하지만 일부 박테리아는 인식과 포획을 피할 수있는 몇 가지 방법을 찾습니다. 편모의 필라멘트는 열화되어 숙주가이를 인식하지 못하거나 발현 및 운동성을 끌 수 있습니다.
Kartagener 증후군은 또한 편모에 영향을 미칩니다. 이 증후군은 미세 소관 사이의 다인 인 팔을 교란시킵니다. 결과는 편모에서 수영하고 난자를 수정하기 위해 필요한 추진력이 부족한 정자 세포로 인한 불임입니다.
과학자들이 섬모와 편모에 대해 더 많이 배우고 유기체에서의 역할을 밝히면서 질병을 치료하고 약을 만드는 새로운 접근법을 따라야합니다.