Cilios: definición, tipos (móviles y primarios) y funciones en eucariotas
Cilios en eucariotas: definición, tipos (móviles y primarios), estructura y funciones sensoriales y locomotoras. Descubre su papel en células y órganos.
Un cilio (plural de cilios) es un orgánulo que se encuentra en las células eucariotas. Los cilios son protuberancias delgadas que sobresalen del cuerpo celular, mucho más grande. Su forma y tamaño varían según el tipo de célula y la función que desempeñan, pero en general constan de un axonema (el esqueleto interno formado por microtúbulos) emergiendo desde un corpúsculo basal anclado en la membrana plasmática.
Estructura básica
El eje central del cilio, llamado axonema, está formado por microtúbulos organizados en patrones característicos. En la mayoría de los cilios móviles adultos hay un patrón "9+2": nueve pares periféricos de microtúbulos (dobletes) que rodean a dos microtúbulos centrales. Entre estos elementos se encuentran enlaces proteicos como los brazos de dineína, nexina y radios radiales que permiten el movimiento coordinado. El axonema se extiende desde el corpúsculo basal (o centriolo basal), que actúa como estructura organizadora y ancla. Además, el transporte intraflagelar (intraflagellar transport, IFT) mueve proteínas a lo largo del axonema, esencial para el ensamblaje y mantenimiento del cilio.
Tipos de cilios
Hay dos tipos principales de cilios:
- cilios móviles, que baten para mover el fluido que rodea la célula o para desplazar la propia célula.
- no móviles, o cilios primarios, que suelen servir como orgánulos sensoriales y de señalización.
Existen también variantes funcionales y estructurales intermedias: por ejemplo, los cilios nodales del embrión (que pueden presentar un patrón 9+0 pero ser móviles) generan el flujo que contribuye a la determinación de la lateralidad izquierda-derecha durante el desarrollo.
Comparación con flagelos
En los eucariotas, los cilios y los flagelos forman un grupo de orgánulos conocidos como undulipodios. Los cilios de los eucariotas son estructuralmente idénticos a los flagelos de los eucariotas, aunque a veces se hacen distinciones según la función (por ejemplo, locomoción de la célula frente al barrido de fluidos) y/o la longitud y el número (muchos cilios cortos frente a un flagelo largo y único).
Funciones
- Movimiento y transporte de fluidos: Los cilios móviles baten de forma coordinada para desplazar el moco, partículas o el propio organismo. Este barrido es esencial en epitelios respiratorios y en ciertos protistas.
- Sensación y señalización: Los cilios primarios actúan como antenas celulares que detectan señales químicas y mecánicas; participan en rutas de señalización como la vía Hedgehog y en la detección de flujo o de concentraciones extracelulares.
- Desarrollo embrionario: Mediante su papel en la señalización y en la generación de flujo nodal, los cilios contribuyen a procesos como la determinación del eje corporal y la organogénesis.
- Reproducción: Aunque el flagelo de los espermatozoides suele denominarse flagelo y no cilio, su estructura es homóloga y permite la movilidad de los espermatozoides.
Localización en eucariotas: ejemplos
Los cilios móviles se encuentran en los ciliados protistas como el Paramecium. Con ellos, el Paramecium se desplaza. También se encuentran en las células epiteliales de muchos órganos internos de los metazoos, como el sistema digestivo y la tráquea de los pulmones, donde colaboran en la eliminación de partículas y microbios mediante el movimiento coordinado del moco. En mamíferos, casi todas las células poseen un único cilio primario (por ejemplo en células renales y fibroblastos), que cumple funciones sensoriales y reguladoras.
Mecanismo del movimiento
El movimiento de los cilios móviles se debe principalmente a la acción de los brazos de dineína que generan fuerzas entre los dobletes de microtúbulos, provocando deslizamiento relativo que, por la presencia de vínculos como la nexina y la rigidez del conjunto, se convierte en flexión. El resultado es un patrón de batido asimétrico (fase efectiva y fase de recuperación) que permite propulsión o desplazamiento de fluidos cuando muchos cilios actúan de manera sincronizada (metacronía).
Implicaciones clínicas: las ciliopatías
Las alteraciones en la formación o función de los cilios pueden provocar enfermedades conocidas como ciliopatías. Ejemplos incluyen:
- Fibrosis quística (afecta el transporte de mucosidad y la función ciliar respiratoria, entre otros mecanismos).
- Discinesia ciliar primaria (DCP), donde el movimiento defeituoso de los cilios causa infecciones respiratorias recurrentes y, a veces, infertilidad.
- Enfermedades renales policísticas y otras patologías del desarrollo relacionadas con defectos en el cilio primario y en la señalización celular.
Técnicas de estudio
Los cilios se estudian con microscopía electrónica para ver su ultraestructura (por ejemplo el patrón 9+2), con microscopía de fluorescencia para seguir proteínas del axonema y con técnicas genéticas y bioquímicas para investigar los componentes del transporte intraflagelar y las proteínas motoras. Modelos experimentales comunes incluyen protistas ciliados, peces zebra y cultivos celulares de mamíferos.
En resumen, los cilios son orgánulos eucariotas esenciales, tanto para el movimiento como para la recepción de señales. Su diversidad estructural y funcional explica por qué constituyen componentes clave en fisiología y desarrollo, y por qué sus defectos tienen consecuencias clínicas importantes.
Micrografía SEM de los cilios que se proyectan desde el epitelio respiratorio en los pulmones
Los cilios en los metazoos
Los cilios no móviles (o primarios) suelen ser uno por célula; casi todas las células de los mamíferos tienen un único cilio primario no móvil. Además, se pueden encontrar ejemplos de cilios primarios especializados en órganos sensoriales humanos como el ojo y la nariz:
- El segmento externo de la célula fotorreceptora del bastón del ojo humano está conectado a su cuerpo celular con un cilio especializado no móvil.
- La perilla dendrítica de la neurona olfativa, donde se encuentran los receptores de olores, también contiene cilios no móviles (unos 10 cilios por perilla dendrítica).
Estado de los cilios
Los cilios son estructuralmente casi idénticos a los flagelos, mucho más grandes. Tanto es así que se ha propuesto que los protistas que llevan cualquiera de ellos se unifiquen en el filo Undulipodia. Anteriormente, Margulis había propuesto que los Ciliados solos se colocaran en un Filo Ciliophora. Hay que admitir que los Protista son una colección de formas unicelulares dispares, pero aunque una taxonomía más sofisticada está en proceso de cambio, Protista sigue siendo un término útil.
Los cilios y los flagelos son orgánulos celulares, unidades especializadas que desempeñan funciones bien definidas, como las mitocondrias y los plastos. Ahora se sabe con bastante certeza que todos o la mayoría de estos orgánulos tienen su origen en procariotas antaño independientes (bacterias o arqueas), y que la célula eucariota es una "comunidad de microorganismos" que trabajan juntos en "un matrimonio de conveniencia".
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un cilio?
R: Un cilio es un orgánulo que se encuentra en las células eucariotas.
P: ¿Cuáles son los dos tipos de cilios?
R: Los dos tipos de cilios son los cilios móviles y los cilios no móviles o primarios.
P: ¿Cuál es la función de los cilios móviles?
R: Los cilios móviles baten contra el fluido fuera de la célula y se encuentran en los ciliados protistas como el Paramecium. Con ellos se desplaza el Paramecium. También se encuentran en las células epiteliales de muchos órganos internos de los metazoos, como el aparato digestivo y la tráquea de los pulmones.
P: ¿Cuál es la función de los cilios no móviles, o primarios?
R: Los cilios no móviles, o primarios, suelen servir como orgánulos sensoriales.
P: ¿Qué es el undulipodia?
R: Los undulipodios son un grupo de orgánulos que incluyen cilios y flagelos.
P: ¿Son estructuralmente idénticos los cilios y los flagelos eucariotas?
R: Sí, los cilios eucariotas son estructuralmente idénticos a los flagelos eucariotas, aunque a veces se hacen distinciones según la función y/o la longitud.
P: ¿Dónde se encuentran los cilios móviles?
R: Los cilios móviles se encuentran en los ciliados protistas como el Paramecium, así como en las células epiteliales de muchos órganos internos de los metazoos, como el aparato digestivo y la tráquea de los pulmones.
Buscar dentro de la enciclopedia