Manusia adalah organisasi yang luar biasa dari jutaan dan jutaan sel. Di dalam, masing-masing memiliki struktur yang memungkinkannya melakukan fungsi vital. Ini dikenal sebagai sitoskeleton. Selanjutnya, Anda akan belajar lebih banyak tentang peran dan pentingnya dalam sel dan makhluk hidup.
Apa itu sitoskeleton?
Sitoskeleton adalah sistem kompleks dari berbagai protein yang ditemukan dalam sel eukariotik. Struktur tiga dimensi yang dinamis yang mendukungnya dan memungkinkannya mempertahankan bentuknya.
Istilah sitoskeleton berasal dari pengamatan pertama yang dilakukan di dalam sel. Meskipun pada dasarnya didefinisikan sebagai kerangka sel, itu juga merupakan otot mereka, karena memberi mereka mobilitas dan kekuatan.
Tanpa sitoskeleton, sel-sel tidak akan memiliki bentuk dan akan pecah, karena membran yang menyusunnya hanyalah selembar lemak. Ini ditemukan di seluruh sitoplasma, antara nukleus dan membran plasma.
Fungsi sitoskeleton
Berkat kehadiran sitoskeleton, berbagai fungsi dapat dikembangkan dalam sel. Beberapa tercantum di bawah ini.
- Memberikan dukungan struktural ke sel.
- Membantu menentukan, mempertahankan atau mengubah bentuknya.
- Hal ini memungkinkan untuk melawan kekuatan yang dapat merusak sel.
- Ini menetapkan posisi organel, yaitu struktur yang terkandung dalam inti sel.
- Ini membentuk jaringan interaktif yang mengontrol dan mengatur transit berbagai bahan di dalam setiap sel.
- Ini adalah komponen penting untuk melakukan pembelahan sel (baik dalam meiosis dan mitosis).
- Berkontribusi pada regulasi metabolisme.
- Berpartisipasi dalam fagositosis (dalam proses ini sel menangkap partikel dari lingkungan eksternal sebagai makanan).
- Ini membantu sel untuk terhubung dengan lingkungan eksternal, sehingga membentuk jaringan resisten dan sambungan sel.
Fungsi yang dilakukan oleh sitoskeleton pada bakteri sangat mirip: dukungan, pemeliharaan atau perubahan bentuk, pembelahan sel, antara lain.
Struktur sitoskeleton
Strukturnya terdiri dari tiga jenis serat yang berbeda, diklasifikasikan menurut ukurannya sebagai: serat aktin, filamen menengah dan mikrotubulus. Ini memberi sitoskeleton properti dan fungsi tertentu.
Selanjutnya, filamen yang disebut septin saat ini diusulkan sebagai komponen keempat.
1. Mikrotubulus
Mikrotubulus adalah tabung panjang, berongga, silindris. Mereka terdiri dari dimer protein yang dikenal sebagai tubulin: dibagi menjadi alfa dan beta. Mereka adalah komponen utama sitoskeleton dan yang terbesar.
Mereka adalah struktur yang cukup dinamis, karena dapat diperpanjang dan diperpendek tergantung pada fungsinya. Diameter internalnya berkisar antara 20 hingga 25 nm dan panjangnya dari 200 nm hingga 250 nm. Mereka tersebar di sekitar sitoplasma atau membentuk struktur yang disebut silia, flagela dan sentriol.
Kedua ujung mikrotubulus dapat dibedakan satu sama lain, karena yang satu positif dan yang lain negatif. Itulah sebabnya disebutkan bahwa dalam filamen ini ada polaritas. Pada ekstrem inilah perakitan mandiri terjadi.
Fungsi mikrotubulus
- Mikrotubulus digunakan sebagai jalur untuk pergerakan atau transportasi protein dalam sel.
- Filamen ini membantu aparatus Golgi dan retikulum endoplasma untuk mengambil posisi yang tepat.
- Mereka berkontribusi pada pemeliharaan bentuk leukosit dan
- Ini membantu dalam pengangkutan partikel besar dan zat lain di sitoplasma.
- Mereka sangat penting dalam pertumbuhan dan transportasi aksonal, melalui dua protein motorik, kinesin dan dynein.
- Berpartisipasi dalam eksositosis atau sekresi seluler.
- Dalam endositosis, ini membantu mengangkut vesikel dan mitokondria ke dalam sel.
- Mereka membentuk serat gelendong mitosis, memungkinkan pergerakan kromosom selama meiosis dan mitosis.
- Mereka membentuk struktur internal silia dan flagela, yang memungkinkan self-propelling dan pergerakan partikel.
Penyakit yang berhubungan dengan kurangnya mikrotubulus
Di antara penyakit genetik yang terkait dengan mikrotubulus yang rusak, seperti silia, adalah sindrom Joubert, yang mempengaruhi perkembangan otak, sindrom Meckel, yang mencegah perkembangan yang tepat dari berbagai organ, dan penyakit ginjal polikistik.
Selain itu, cacat ini bertanggung jawab untuk beberapa kasus Parkinson. Misalnya pada penyakit Alzheimer. Dalam kasus ini, jika protein Tau gagal untuk mengikat mikrotubulus, struktur abnormal terbentuk yang membuatnya merosot. Kerusakan ini mempengaruhi transportasi di neuron, yang mengganggu respon yang tepat dan menyebabkan degenerasi mereka.
2. Filamen aktin
Mereka adalah serat yang lebih tipis dan lebih kuat, juga disebut mikrofilamen. Mereka terdiri dari protein aktin, yang paling melimpah di sel. Ini memiliki dua varian: aktin alfa dan beta. Mereka terletak di berbagai area sitoplasma sel.
Mereka adalah struktur linier yang berputar pada porosnya, dengan diameter 3 hingga 7 nm, dan menyerupai heliks. Ujung-ujungnya terpolarisasi, yaitu, satu positif dan yang lainnya negatif. Ujung positif memungkinkan penambahan molekul protein aktin baru, dan ujung negatif memungkinkan depolimerisasi. Melalui ujung-ujung ini filamen diperpendek atau diperpanjang, tergantung pada fungsi yang akan dilakukan.
Fungsi filamen aktin
- Filamen aktin memungkinkan pergerakan sel yang berbeda, seperti kontraksi dan perpindahan.
- Mereka berkontribusi pada pembelahan sel.
- Mereka memungkinkan proses endositosis dan fagositosis dilakukan.
- Mereka membantu berbagai organel untuk berkomunikasi satu sama lain.
- Ini adalah kerangka kerja yang mendukung sel.
- Memungkinkan Anda mengubah atau mempertahankan bentuk sel.
- Aktin dapat berinteraksi dengan molekul lain, seperti miosin. Proses ini memungkinkan terjadinya kontraksi beberapa sel, seperti sel otot.
Penyakit yang berhubungan dengan kurangnya filamen aktin
Sejumlah besar penyakit didasarkan pada produksi aktin atau protein terkait yang buruk. Misalnya, kekurangan ini dapat menyebabkan miopati, variasi ukuran, bentuk, dan fungsi jantung, dan ketulian. Filamen aktin dan serat lain dari sitoskeleton juga terkait dengan eliminasi bakteri di dalam sel dan berbagai virus, terutama dalam proses yang memperkuat respons sistem kekebalan.
3. Filamen intermediata
Mereka adalah serat yang memberikan sel ketahanan yang besar terhadap tekanan mekanis. Ukurannya menengah antara komponen lain dari sitoskeleton, dan mereka terdiri dari berbagai jenis protein. Filamen ini hanya ditemukan pada sel hewan, karena ketahanan mekanis pada tumbuhan dilakukan oleh dinding sel.
Tidak seperti komponen lain dari sitoskeleton, filamen intermediata adalah polimer yang terdiri dari berbagai keluarga protein. Diantaranya adalah keratin, vimentin, yang terletak di lamina nuklir, antara lain.
Mereka terletak di seluruh sitoplasma sel, sampai ke membran, dan kadang-kadang mengikatnya. Juga, mereka terletak di nukleus dan membentuk lembaran sel, struktur yang memberinya bentuk dan kesatuan.
Mereka tampak berlabuh ke desmosom dan hemidesmosom (kompleks yang menyatukan sel-sel yang berbeda). Penahan ini dilakukan melalui berbagai protein pengikat sel. Selain itu, filamen ini berlimpah dalam sel yang menghadapi tekanan mekanis yang kuat.
Perkiraan diameternya adalah 10 nm. Menjadi kurang dari mikrotubulus, tetapi lebih besar dari mikrofilamen. Untuk alasan ini, mereka disebut filamen intermediata (menengah). Bentuknya yang memanjang menyerupai tali.
Mereka menyajikan kekhasan tidak memiliki ekstrem positif dan negatif. Bahkan, jika mereka dikelompokkan bersama, mereka kehilangan polaritas. Ini adalah perbedaan besar dari mikrofilamen dan mikrotubulus.
Sebuah subkelompok filamen menengah ditemukan, diklasifikasikan menurut protein yang menyusunnya. Di antara yang paling terkenal adalah:
- Filamen keratin, atau tonofilamen, ditemukan dalam sel epitel.
- Vimentin, ditemukan di pembuluh darah dan jaringan ikat.
- Filamen desmin, terletak di otot.
- Nestin, terletak di sel induk sistem saraf pusat.
- Neurofilamen, ditemukan di sebagian besar neuron.
- Lembaran inti atau laminofilamen terletak di dalam selaput inti.
- Filamen glial (GFAP), yang bertindak sebagai dukungan untuk otak, sistem saraf perifer dan sumsum tulang belakang.
Peran filamen intermediata
Filamen intermediet memiliki dua sifat penting untuk mengatasi tekanan mekanis: fleksibilitas dan ketahanan. Mereka sangat kuat. Bahkan, di bawah gaya tarik, mereka dapat meregangkan 250 hingga 350% lebih dari ukuran awalnya. Dengan cara ini, diameternya berkurang dan monomer yang menyusunnya dapat meluncur satu sama lain. Ini adalah perbedaan besar dari mikrotubulus dan filamen aktin, yang relatif lebih kaku. Juga, dibandingkan dengan dua komponen sitoskeleton lainnya, filamen perantara memperoleh stabilitas.
Lebih lanjut, berbeda dengan aktin dan mikrotubulus, fungsinya bukan untuk mengangkut struktur atau molekul seluler lainnya. Ini karena mereka tidak memiliki protein motorik terkait. Faktanya, filamen perantara adalah yang diangkut melalui mikrotubulus dan mikrofilamen.
Selain sangat resisten, mereka juga ikut campur dalam proses seluler lainnya. Misalnya, dalam penahan berbagai macam molekul, sebagai pendukung untuk struktur sel lainnya, dan dalam interaksi langsung dengan mitokondria, lisosom, dan aparatus Golgi. Oleh karena itu, mereka mempengaruhi fungsi dan transit kandung empedu.
Namun, pekerjaan utamanya adalah mekanis, sehingga menolak perubahan seluler. Filamen intermediet berlimpah dalam sel yang mengalami stres mekanis terus menerus, seperti sel epitel, saraf, dan otot.
Filamen intermediet dapat diperbarui dengan menambahkan dan menghilangkan molekul baru. Selanjutnya, dalam kondisi tertentu mereka dapat diatur ulang. Misalnya, selama pergerakan sel, pembelahan sel, atau sebagai respons terhadap berbagai gaya tarik yang dialami sel. Juga, dalam regenerasi jaringan dan ketika sel-sel mendekati luka.
Filamen perantara berfungsi sebagai kabel intraseluler, yaitu membantu menjaga integritas sel. Mereka berfungsi sebagai koneksi ke kompleks pengikat lainnya, yang disebut desmosom dan hemidesmosom, yang memungkinkan kohesi antara jaringan yang berbeda.
Penyakit yang disebabkan oleh kurangnya filamen intermediet
Ada lebih dari 75 penyakit, di antara yang paling menonjol adalah miopati, Parkinson, amyotrophic lateral sclerosis, antara lain. Misalnya, telah disebutkan bahwa filamen keratin sel epitel terhubung ke desmosom dan hemidesmosom. Ketika ada mutasi pada filamen ini, terjadi epidermolisis bulosa. Penyakit ini menyebabkan kulit menjadi sangat rapuh dan muncul lepuh akibat luka ringan, panas, gesekan, atau garukan. Juga, mereka bisa muncul di dalam tubuh, seperti di dinding mulut dan perut. Bahkan, sedikit tekanan dapat memisahkan sel-sel kulit dan menyebabkan pengelupasan.
4. Filamen Septin
Septin adalah sekelompok protein yang membentuk kompleks struktural, seperti filamen, cincin, dan jepit rambut, mirip dengan jam pasir. Mereka terletak di situs pembelahan membran plasma, di cincin sperma, dan di dasar silia dan dendrit.
Septin berasosiasi dengan filamen lain, seperti filamen aktin dan mikrotubulus. Namun, seperti filamen menengah, mereka tidak memiliki polaritas dan tidak berpartisipasi dalam pembangkitan gaya kontraktil.
Meski begitu, mereka berkontribusi pada proses seluler lainnya seperti sitogenesis, neurogenesis, mitosis, migrasi sel, serta pertumbuhan dan polarisasi sel. Juga, mereka berpartisipasi dalam merekrut dan mengatur protein lain. Selain itu, mereka bertindak sebagai penghalang untuk memisahkan masing-masing domain membran.
Penyakit yang berhubungan dengan kurangnya septin
Kerusakan septin berhubungan dengan penyakit degeneratif neuron (Alzheimer dan Parkinson), kanker (usus besar, mulut dan leukemia) dan yang berhubungan dengan infertilitas pria.
Pentingnya sitoskeleton
Sitoskeleton memungkinkan berfungsinya sel dengan baik. Tanpa struktur internal dan dinamis ini, sel tidak dapat mempertahankan bentuknya. Selain itu, memungkinkan pergerakan sel, melalui flagela dan silia, lalu lintas dan pembelahan sel. Karena proses ini sangat penting dalam semua organisme, dapat dikatakan bahwa sitoskeleton mempertahankan kehidupan.
Topik terkait
Fungsi Sitoskeleton, Mikrotubulus, Mikrofilamen dan Filamen intermediet