Định nghĩa lông mao

• Lông mao (Cilia) là cấu trúc giống như sợi tóc nhỏ có trên bề mặt nhiều loại tế bào sinh vật.
• Từ “lông mao” xuất phát từ tiếng Latinh, có nghĩa là “lông mi”, mô tả vẻ bên ngoài tinh tế của chúng.
• Lông mao có mặt trong nhiều loại sinh vật, từ sinh vật đơn bào như paramecia và amip đến sinh vật đa bào tinh vi như con người.
• Cilia có vai trò quan trọng trong các quá trình di chuyển, phát triển, cảm nhận và giao tiếp của sinh vật.

Đặc điểm của lông mao

• Lông mao là phần nhô ra giống như sợi tóc từ bề mặt tế bào.
• Chúng bao gồm các vi ống, là cấu trúc hình trụ đóng vai trò là khung của lông mao.
• Chúng thường có đường kính từ 0.25 đến 0.5 micromet và chiều dài vài micromet.
• Lông mao di động di chuyển đồng loạt để tạo ra dòng chất lỏng hoặc điều khiển các tế bào trong môi trường chất lỏng.
• Chuyển động của lông mao được điều khiển bởi protein dynein, sử dụng năng lượng ATP để trượt các vi ống qua nhau.
• Lông mao có một hành động giống như sóng trong đó các vi ống uốn cong và duỗi thẳng đồng bộ.
• Màng sinh chất bao quanh lông mao liên tục với màng tế bào.
• Số lượng và vị trí của lông mao trên một tế bào có thể thay đổi tùy theo loại và chức năng của tế bào.
• Lông mao đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học, bao gồm thanh thải hô hấp, vận chuyển chất nhầy, cảm nhận và phát triển phôi.

Cấu trúc của lông mao

Lông mao là phần nhô ra từ bề mặt tế bào, bao gồm vi ống và được hình thành từ máy ly tâm. Chúng có cấu trúc bền vững, linh hoạt và năng động, có các cơ chế khác nhau điều chỉnh thành phần và chức năng của chúng.

1. Màng mi

• Màng mi là lớp phủ bên ngoài của lông mao, bao gồm sợi trục bên trong và lõi lông mao.
• Màng mi liên tục với màng tế bào, nhưng khác với màng tế bào về thành phần tổng thể. Màng mi dày khoảng 9,5 nanomet và chứa ít protein hơn so với màng tế bào.
• Màng mi có các protein đặc biệt đối với lông mao và có vai trò quan trọng trong việc hạn chế sự thất thoát ATP và các ion cần thiết khác để cung cấp năng lượng cho chuyển động của lông mao.
• Trong các loài đơn bào, màng mi cũng có các protein thụ thể và kênh chuyên biệt.
• Màng mi trong tất cả các loại lông mao bao gồm một khu vực bên trong màng được tạo thành từ nhiều sợi gọi là vòng cổ lông mao.
• Trong quá trình di chuyển của các hạt từ tế bào chất, vòng cổ lông mao hoạt động như một hàng rào chọn lọc ở lối vào của vi nhung mao.

2. Ma trận đường mật

• Ma trận đường mật là không gian được tạo ra bởi một ma trận nước trong màng đường mật, bao gồm các vi ống nhúng tạo ra sợi trục của vi nhung mao.

3. Sợi trục

• Sợi trục là cấu trúc vi ống của lông mao, là đặc điểm quan trọng nhất của chúng.
• Sợi trục tạo thành một cấu trúc trục bên trong lông mao chịu trách nhiệm cho chuyển động của lông mi.
• Sợi trục của lông mao có đường kính từ 0.2 đến 10 µm và chiều dài từ vài micron đến 1 milimét.
• Sợi trục của lông mao di động được tạo thành từ sự sắp xếp 9+2 của các vi ống. Các vi ống bao gồm 9 ống đôi bao quanh một cặp vi ống đơn ở trung tâm.
• Ở đầu lông mi, các vi ống được polyme hóa từ các dị vòng -tubulin với một đầu polyme hóa nhanh.
• Ngoài ra, sợi trục còn có các nhánh dynein bên ngoài và bên trong, các gai hướng tâm và các hình chiếu cặp trung tâm. Hàng trăm protein được kết nối với các cấu trúc này và chịu trách nhiệm cho việc lắp ráp và thực hiện chức năng của lông mao.

Cơ chế hình thành lông mao

Giai đoạn 1: Nhân đôi ly tâm và tạo mầm sợi trục

• Sau khi tế bào nhân phân, quá trình hình thành tế bào bắt đầu, trong đó các trung thể nhân đôi và di chuyển lên bề mặt tế bào.
• Những máy ly tâm này trở thành cơ thể cơ bản để hình thành lông mao. Chúng bắt đầu tạo mầm sợi trục, vốn là lõi của lông mao, từ các trung thể. Quá trình tạo mầm sợi trục được điều chỉnh chặt chẽ bởi các protein như SAS-6, PLK4, CEP152 và CPAP.

Giai đoạn 2: Hình thành các phần phụ xa và phụ

• Sau khi tạo mầm sợi trục, cơ thể cơ bản bắt đầu tạo nhiều phần phụ ở các vị trí xa và dưới xa.
• Các phần phụ xa trong lông mao rất quan trọng để gắn các túi mật, giúp mở rộng màng mật. Các phần phụ phụ đóng vai trò neo giữ các thể đáy vào màng tế bào.

Giai đoạn 3: Mở rộng và hợp nhất màng mi

• Các phần phụ xa tương tác với túi hậu Golgi, giúp làm phẳng màng lông mao và hợp nhất với màng tế bào. Vị trí và hướng của lông mao phụ thuộc vào vị trí ban đầu của thể đáy và tâm động.

Giai đoạn 4: Hình thành sợi trục

• Bước cuối cùng trong quá trình tạo lông mao là hình thành sợi trục, gồm các vi ống được sắp xếp theo một mô