Sitoskeleton

Fungsi Sitoskeleton, Mikrotubulus, Mikrofilamen dan Filamen intermediet

Sitoskeleton adalah organel unik untuk sel eukariotik. Sitoskeleton adalah struktur tiga dimensi yang dinamis yang mengisi sitoplasma. Struktur sitoskeleton ini bertindak baik sebagai otot dan kerangka, untuk gerakan dan stabilitas. Serat panjang sitoskeleton merupakan subunit polimer. Jenis utama dari serat sitoskeleton yaitu mikrofilamen, mikrotubulus, dan filamen menengah. Sitoskeleton berfungsi untuk menyokong dan mempertahankan bentuk sel, serta berperan sebagai tempat tertambatnya beberapa organel sel.

Sitoskeleton merupakan struktur seluler yang terdiri dari filamen. Sitoskeleton tersebar di seluruh sitoplasma dan fungsinya terutama mendukung, untuk mempertahankan arsitektur dan bentuk seluler.

Secara struktural sitoskeleton terdiri dari tiga jenis serat, diklasifikasikan menurut ukurannya. Komponen Sitoskeleton ini adalah serat aktin, filamen menengah dan mikrotubulus. Masing-masing komponen sitoskeleton memberikan sifat spesifik ke jaringan. Interior seluler adalah lingkungan tempat perpindahan dan transit material terjadi. Sitoskeleton memediasi gerakan intraseluler ini.

Sebagai contoh, organel – seperti mitokondria atau badan Golgi – bersifat statis di lingkungan seluler; Mereka bergerak menggunakan sitoskeleton sebagai jalur. Meskipun sitoskeleton jelas mendominasi pada organisme eukariotik, struktur analog telah dilaporkan juga ada pada prokariota.

Struktur sitoskeleton

Sitoskeleton terdiri dari setidaknya tiga jenis serat: mikrotubulus, mikrofilamen, dan filamen menengah. Serat-serat ini dibedakan berdasarkan ukurannya dengan mikrotubulus yang paling tebal dan mikrofilamen yang paling tipis.

Serat Protein

Mikrotubulus adalah batang berongga yang berfungsi terutama untuk membantu mendukung dan membentuk sel dan sebagai “rute” di mana organel dapat bergerak. Mikrotubulus biasanya ditemukan di semua sel eukariotik. Mereka memiliki panjang yang bervariasi dan berdiameter sekitar 25 nm (nanometer).

Mikrofilamen atau filamen aktin adalah batang padat dan tipis yang aktif dalam kontraksi otot. Mikrofilamen sangat lazim dalam sel otot. Mirip dengan mikrotubulus, mereka biasanya ditemukan di semua sel eukariotik. Mikrofilamen terutama terdiri dari aktin protein kontraktil dan berukuran diameter hingga 8 nm. Mereka juga berpartisipasi dalam gerakan organel.

Filamen menengah atau intermediata bisa melimpah di banyak sel dan memberikan dukungan untuk mikrofilamen dan mikrotubulus dengan menahannya di tempatnya. Filamen-filamen ini membentuk keratin yang ditemukan dalam sel epitel dan neurofilamen dalam neuron. Mereka mengukur 10 nm dengan diameter.

Protein Motor

Sejumlah protein motorik ditemukan dalam sitoskeleton. Seperti namanya, protein ini secara aktif menggerakkan serat sitoskeleton. Akibatnya, molekul dan organel diangkut di sekitar sel. Protein motorik ditenagai oleh ATP, yang dihasilkan melalui respirasi sel. Ada tiga jenis protein motorik yang terlibat dalam pergerakan sel.

  • Kinesin bergerak di sepanjang mikrotubulus yang membawa komponen seluler di sepanjang jalan. Mereka biasanya digunakan untuk menarik organel ke membran sel.
  • Dinein mirip dengan kinesin dan digunakan untuk menarik komponen seluler ke dalam menuju nukleus. Dinein juga berfungsi untuk menggeser mikrotubulus relatif satu sama lain seperti yang diamati dalam gerakan silia dan flagela.
  • Miosin berinteraksi dengan aktin untuk melakukan kontraksi otot. Mereka juga terlibat dalam sitokinesis, endositosis (endo-cyt-osis), dan eksositosis (exo-cyt-osis).

Sitoskeleton dapat dibongkar di suatu bagian sel, kemudian dapat dirakit kembali di bagian sel lainnya, sehingga menyebabkan perubahan bentuk sel. Berdasarkan ukurannya, sitoskeleton dibedakan menjadi mikrotubulus, filamen intermediet (filamen antara), dan mikrofilamen (filamen aktin).

Filamen aktin

Filamen aktin dari sitoskeleton memiliki diameter 7 nm. Mereka juga dikenal sebagai mikrofilamen. Monomer yang membentuk filamen adalah partikel berbentuk balon.

Meskipun mereka adalah struktur linear, mereka tidak memiliki bentuk “batang”: mereka berputar pada porosnya dan menyerupai baling-baling. Mereka terkait dengan serangkaian protein spesifik yang mengatur perilaku mereka (organisasi, lokasi, panjang). Ada lebih dari 150 protein yang mampu berinteraksi dengan aktin.

Titik ekstrem dapat dibedakan; satu disebut plus (+) dan lainnya negatif (-). Pada ujung ini, filamen dapat tumbuh atau memendek. Polimerisasi terasa lebih cepat pada tingkat yang lebih ekstrem; untuk terjadinya polimerisasi, ATP diperlukan.

Aktin juga bisa seperti monomer dan bebas dalam sitosol. Monomer ini terikat pada protein yang mencegah polimerisasi mereka.

Fungsi filamen aktin

Filamen aktin memiliki peran terkait dengan pergerakan sel. Mereka memungkinkan jenis sel yang berbeda, baik organisme uniseluler dan multiseluler (contohnya adalah sel-sel sistem kekebalan), bergerak di lingkungan mereka.

Aktin terkenal karena perannya dalam kontraksi otot. Bersama dengan myosin mereka dikelompokkan dalam sarkoma. Kedua struktur memungkinkan pergerakan tergantung ATP ini menjadi mungkin.

Filamen intermediet

Perkiraan diameter filamen intermediata adalah 10 μm; maka disebut “perantara”. Diameternya menengah terhadap dua komponen sitoskeleton lainnya.

Setiap filamen disusun sebagai berikut: kepala berbentuk globe di terminal N dan ekor berbentuk serupa di terminal karbon. Ujung-ujung ini terhubung satu sama lain dengan struktur linear yang terbentuk dari heliks alfa.

“Senar” ini memiliki kepala bundar yang memiliki sifat melengkung dengan filamen perantara lainnya, menciptakan elemen yang saling terkait lebih tebal.

Filamen menengah terletak di seluruh sitoplasma seluler. Mereka meluas ke membran dan sering melekat padanya. Filamen ini juga ditemukan dalam nukleus, membentuk struktur yang disebut “nuklir lamina”.

Grup ini pada gilirannya diklasifikasikan menjadi subkelompok filamen menengah:

  • – Filamen keratin.
  • – Filamen Vimentin.
  • – Neurofilamen.
  • – Pelat inti.

Fungsi Filamen intermediet

Mereka adalah elemen yang sangat kuat dan tahan. Faktanya, jika kita membandingkannya dengan dua filamen lain (aktin dan mikrotubulus), filamen intermediata memperoleh stabilitas. Berkat sifat ini, fungsi utama filamen intermediet adalah secara mekanis, menolak perubahan sel. Mereka ditemukan berlimpah dalam tipe sel yang mengalami tekanan mekanis konstan; misalnya di sel-sel saraf, epitel dan otot.

Tidak seperti dua komponen sitoskeleton lainnya, filamen antara tidak dapat dirakit dan dibuang dengan ujung kutubnya.

Mereka adalah struktur kaku (untuk dapat memenuhi fungsinya: dukungan seluler dan respons mekanis terhadap stres) dan perakitan filamen adalah proses yang bergantung pada fosforilasi.

Filamen intermediet membentuk struktur yang disebut desmosom. Bersama dengan serangkaian protein (cadherin), kompleks-kompleks yang membentuk persimpangan antar sel ini dibuat.

Mikrotubulus

Mikrotubulus adalah elemen berongga. Mereka adalah filamen terbesar yang membentuk sitoskeleton. Diameter mikrotubulus di bagian dalamnya sekitar 25 nm. Panjangnya cukup bervariasi, dalam kisaran 200 nm hingga 25 μm.

Filamen sitoskeleton ini sangat diperlukan dalam semua sel eukariotik. Mereka muncul (atau dilahirkan) dari struktur kecil yang disebut centrosom, dan dari sana mereka meluas ke tepi sel, berbeda dengan filamen menengah, yang meluas ke seluruh lingkungan seluler.

Mikrotubulus terdiri dari protein yang disebut tubulin. Tubulin adalah dimer yang dibentuk oleh dua subunit: α-tubulin dan β-tubulin. Kedua monomer ini bergabung melalui ikatan non-kovalen.

Salah satu karakteristik yang paling relevan adalah kemampuan untuk tumbuh dan memendek, menjadi struktur yang cukup dinamis, seperti pada filamen aktin.

Dua ujung mikrotubulus dapat dibedakan satu sama lain. Karena itu dikatakan bahwa dalam filamen ini ada “polaritas”. Pada masing-masing ujung – disebut lebih p positif dan kurang atau negatif – proses perakitan mandiri terjadi.

Proses perakitan dan degradasi filamen ini memunculkan fenomena “ketidakstabilan dinamis”.

Fungsi mikrotubulus

Mikrotubulus dapat membentuk struktur yang sangat beragam. Mereka berpartisipasi dalam proses pembelahan sel, membentuk gelendong mitosis. Proses ini membantu setiap sel anak untuk memiliki jumlah kromosom yang sama.

Mereka juga membentuk pelengkap berbentuk cambuk yang digunakan untuk mobilitas sel, seperti silia dan flagela.

Mikrotubulus berfungsi sebagai jalur atau “jalan” di mana protein berbeda yang memiliki fungsi transportasi berjalan. Protein ini diklasifikasikan menjadi dua keluarga: kinesin dan dynein. Mereka dapat melakukan perjalanan jarak jauh di dalam sel. Transportasi jarak pendek biasanya dilakukan dengan aktin.

Protein ini adalah “pejalan kaki” dari jalan yang dibentuk oleh mikrotubulus. Gerakannya sangat mirip dengan berjalan di mikrotubulus.

Transportasi melibatkan pergerakan berbagai jenis elemen atau produk, seperti vesikel. Dalam sel-sel saraf proses ini dikenal karena neurotransmitter dilepaskan dalam vesikel.

Mikrotubulus juga berpartisipasi dalam mobilisasi organel. Khususnya, peralatan Golgi dan retikulum endosplasmik bergantung pada filamen-filamen ini untuk mengambil posisi yang tepat. Dengan tidak adanya mikrotubulus (dalam sel bermutasi eksperimental), organel ini secara signifikan mengubah posisi mereka.

Ciri-ciri Sitoskeleton

Sitoskeleton adalah struktur yang sangat dinamis yang mewakili “perancah molekul.” Tiga jenis filamen yang membentuknya adalah unit berulang yang dapat membentuk struktur yang sangat berbeda, tergantung pada cara di mana unit-unit mendasar ini digabungkan.

Jika kita ingin membuat analogi dengan kerangka manusia, sitoskeleton setara dengan sistem tulang dan, di samping itu, dengan sistem otot.

Namun, mereka tidak identik dengan tulang karena komponen dapat dirakit dan dihancurkan, yang memungkinkan perubahan bentuk dan memberikan plastisitas pada sel. Komponen sitoskeleton tidak larut dalam deterjen.

Fungsi Sitoskeleton

Sitoskeleton meluas ke seluruh sitoplasma sel dan mengarahkan sejumlah fungsi penting.

  • Ini membantu sel mempertahankan bentuknya dan memberi dukungan pada sel.
  • Berbagai organel seluler ditahan oleh sitoskeleton.
  • Ini membantu dalam pembentukan vakuola.
  • Sitoskeleton bukanlah struktur statis tetapi mampu membongkar dan memasang kembali bagian-bagiannya untuk memungkinkan mobilitas sel internal dan keseluruhan. Jenis pergerakan intraseluler yang didukung oleh sitoskeleton meliputi pengangkutan vesikel ke dalam dan ke luar sel, manipulasi kromosom selama mitosis dan meiosis, dan migrasi organel.
  • Sitoskeleton memungkinkan migrasi sel karena motilitas sel diperlukan untuk konstruksi dan perbaikan jaringan, sitokinesis (pembelahan sitoplasma) dalam pembentukan sel anak, dan dalam respon sel imun terhadap kuman.
  • Sitoskeleton membantu dalam pengangkutan sinyal komunikasi antar sel.
    Ini membentuk tonjolan seperti embel-embel seluler, seperti cili dan flagella, di beberapa sel.

Sitoskeleton untuk Memberi bentuk sel

Seperti namanya, fungsi “intuitif” dari sitoskeleton adalah untuk memberikan stabilitas dan bentuk pada sel. Ketika filamen bergabung dalam jaringan yang rumit ini, ia memberi sel sifat menolak deformasi.

Tanpa struktur sitoskeleton, sel tidak akan mampu mempertahankan bentuk tertentu. Namun, sitoskeleton adalah struktur dinamis (bertentangan dengan kerangka manusia) yang memberikan sifat pada sel untuk berubah bentuk.

Sitoskeleton untuk Pergerakan dan persimpangan sel

Banyak komponen seluler terkait dengan jaringan serat yang tersebar di sitoplasma ini, berkontribusi pada penataan ruangnya.

Sebuah sel tidak seperti kaldu dengan unsur-unsur yang berbeda melayang; Ini bukan entitas statis juga. Sebaliknya, ini adalah matriks terorganisir dengan organel yang terletak di area spesifik, dan proses ini terjadi berkat sitoskeleton.

Sitoskeleton terlibat dalam pergerakan. Gerakan sitoskeleton terjadi berkat protein motorik. Dua elemen sitoskeleton ini menggabungkan dan memungkinkan perpindahan di dalam sel.

Sitoskeleton juga berpartisipasi dalam proses fagositosis (suatu proses di mana sel menangkap partikel dari lingkungan eksternal, yang mungkin atau mungkin bukan makanan).

Sitoskeleton memungkinkan sel untuk terhubung ke lingkungan luarnya, secara fisik dan biokimia. Peran konektor inilah yang memungkinkan pembentukan jaringan dan persimpangan sel.

Fungsi Mikrotubulus

Mikrotubulus berbentuk seperti batang lurus yang berongga, dengan diameter 25 nm dan panjang 200 nm – 25 µm. Mikrotubula terbentuk dari protein globular tubulin.

Fungsi mikrotubulus, antara lain:

  • Memberi bentuk sel
  • Sebagai jalur pergerakan organel yang memiliki molekul motor, misalnya vesikula sekretori dari badan golgi bergerak ke membran plasma.
  • Berperan terhadap pemisahan kromosom ke arah kutub yang berlawanan saat pembelahan sel.

Fungsi Mikrofilamen (filamen aktin)

Mikrofilamen atau filamen aktin berbentuk padat dengan diameter 7 nm, yang terdiri atas rantai ganda dari submit aktin yang terlilit. Aktin merupakan suatu protein globural. Fungsi mikrofilamen yaitu:

  • Bergabung dengan protein lain membentuk jalinan tiga dimensi yang menyokong bentuk sel.
  • Menyebabkan lapisan sitoplasma luar memiliki kekentalan semipadat (gel).
  • Membentuk susunan sejajar berselang seling dengan filamen miosin yang lebih tebal untuk kontraksi sel-sel otot. Kontraksi otot terjadi akibat aktin dan miosin yang saling meluncur melewati satu sama lain, sehingga sel lebih pendek.
  • Pada sel tumbuhan, interaksi aktin dan miosin serta transformasi sol ke gel, menyebabkan aliran sitoplasma dalam sel.
  • Mengatur moutilitas atau pergerakan amoeboid pada pseupodia.
  • Membentuk inti mikrovili, yaitu penonjolan halus yang memperluas permukaan sel
  • Membentuk alur pembelahan sel.

Fungsi Filamen intermediet (filamen antara)

Sitoskeleton
Kompenen Sitoskeleton

Filamen intermediet adalah serabut protein dengan diameter 8 – 12 nm yang menggulung seperti kabel dan lebih tebal dari mikrofilamen. Filamen intermediet tersusun dari submit protein yang disebut keratin, dan bersifat lebih permanen.

Fungsi filamen intermediet, yaitu:

  • Memperkuat bentuk sel
  • Menjaga kesetabilan posisi organel sel tertentu
  • Tempat bertautnya nukleus
  • Membentuk lamina nukleus yang melapisi bagian dalam selubung nukleus

Implikasi lain dari sitoskeleton

Sitoskeleton Pada bakteri

Pada bagian sebelumnya sitoskeleton eukariota dijelaskan. Prokariota juga memiliki struktur yang mirip dan memiliki komponen yang mirip dengan tiga serat yang membentuk sitoskeleton tradisional. Untuk filamen ini ditambahkan satu milik bakteri:

kelompok MinD-ParA.

Fungsi sitoskeleton pada bakteri sangat mirip dengan fungsi yang mereka penuhi dalam eukariota: dukungan, pembelahan sel, pemeliharaan bentuk sel, antara lain.

Sitoskeleton Pada kanker

Secara klinis, komponen sitoskeleton telah dikaitkan dengan kanker. Karena mereka terlibat dalam proses pembelahan, mereka dianggap “bagian putih” untuk memahami dan menyerang perkembangan sel yang tidak terkendali.

Struktur Sel lainnya

Organel dan struktur berikut ini juga dapat ditemukan dalam sel eukariotik:

sentriol: Pengelompokan khusus mikrotubulus ini membantu mengatur perakitan serat spindel selama mitosis dan meiosis.

Kromosom: DNA seluler dibungkus dalam struktur mirip benang yang disebut kromosom.

Membran Sel: Membran semi-permeabel ini melindungi integritas sel.

Badan Golgi: Organel ini memproduksi, menyimpan, dan mengirimkan produk seluler tertentu.

Lisosom: Lisosom adalah kantung enzim yang mencerna makromolekul seluler.

Mitokondria: Organel ini menyediakan energi untuk sel.

Inti sel: Pertumbuhan dan reproduksi sel dikendalikan oleh inti sel.

Peroksisom: Organel ini membantu mendetoksifikasi alkohol, membentuk asam empedu, dan menggunakan oksigen untuk memecah lemak.

Ribosom: Ribosom adalah RNA dan kompleks protein yang bertanggung jawab untuk produksi protein melalui terjemahan.