Sel terdiri dari banyak struktur yang, seperti pada jam, membuat mereka menjalankan fungsinya dengan presisi mutlak.
Salah satu yang dapat kita temukan di dalam mesin organik kompleks ini adalah mikrotubulus. Kita akan mempelajari karakteristik unsur-unsur ini dan apa fungsi yang mereka penuhi dalam tubuh kita.
- Artikel terkait: “Bagian terpenting dari sel dan organel: ringkasan”
Apa itu mikrotubulus? Karakteristik struktur ini
Mikrotubulus adalah tabung mikroskopis yang ditemukan di setiap sel kita, dimulai di MTOC atau pusat pengorganisasian mikrotubulus dan berlanjut ke seluruh sitoplasma sel. Masing-masing tabung kecil ini tebalnya 25 nanometer, dengan diameter hanya 12 nanometer, dan panjangnya, dapat mencapai beberapa mikron, jarak yang mungkin tampak kecil tetapi pada tingkat sel dan sebanding dengan lebarnya membuatnya panjang.
Pada tingkat struktural, mikrotubulus terdiri dari polimer protein, dan terdiri dari 13 protofilamen, yang pada gilirannya terdiri dari monomer a dan b tubulin yang ditempatkan secara bergantian, yaitu, menciptakan rantai ab dimer. satu terhadap yang lain sampai struktur silinder terbentuk, meninggalkan bagian tengah berongga. Selanjutnya, ke-13 memiliki struktur yang sama, semua memiliki – ujung, yang dimulai dengan tubulin a, yang lainnya adalah ujung +, dari tubulin b.
Dalam mikrotubulus sel bakteri ada beberapa perbedaan sehubungan dengan sel eukariotik lainnya. Dalam hal ini, tubulin akan spesifik untuk bakteri, dan akan membentuk 5 protofilamen, bukan 13 protofilamen yang biasa kita lihat sebelumnya. Bagaimanapun, mikrotubulus ini bekerja dengan cara yang mirip dengan yang lain.
Ketidakstabilan dinamis
Salah satu kualitas yang menjadi ciri mikrotubulus adalah apa yang disebut ketidakstabilan dinamis. Ini adalah proses konstan dalam struktur ini di mana mereka terus berpolimerisasi atau depolimerisasi. Ini berarti bahwa sepanjang waktu mereka menggabungkan dimer tubulin untuk menambah panjang atau sebaliknya mereka menghilangkannya untuk dipersingkat.
Bahkan, mereka dapat terus memendek sampai benar-benar dibatalkan untuk memulai siklus lagi, kembali berpolimerisasi. Proses polimerisasi ini, yaitu pertumbuhan, lebih sering terjadi pada ujung +, yaitu pada ujung tubulin b.
Tetapi bagaimana proses ini terjadi pada tingkat sel? Dimer tubulin ditemukan dalam sel dalam keadaan bebas. Mereka semua terikat pada dua molekul guanosin trifosfat, atau GTP (nukleotida trifosfat). Ketika saatnya tiba bagi dimer ini untuk menempel pada salah satu mikrotubulus, sebuah fenomena yang dikenal sebagai hidrolisis terjadi, di mana salah satu molekul GTP diubah menjadi guanosin difosfat, atau GDP (nukleotida difosfat).
Perlu diingat bahwa kecepatan proses sangat penting untuk memahami apa yang bisa terjadi selanjutnya. Jika dimer mengikat mikrotubulus lebih cepat daripada hidrolisis itu sendiri terjadi, ini berarti bahwa apa yang disebut tutup atau tutup GTP akan selalu ada di ujung plus dimer. Sebaliknya, dalam kasus hidrolisis lebih cepat daripada polimerisasi itu sendiri (karena ini telah membuat prosesnya lebih lambat), apa yang akan kita dapatkan secara ekstrim adalah dimer GTP-GDP.
Karena salah satu nukleotida trifosfat telah berubah menjadi nukleotida difosfat, ketidakstabilan dihasilkan dalam adhesi antara protofilamen itu sendiri, yang menyebabkan efek berantai yang berakhir dengan depolimerisasi seluruh rangkaian. Setelah dimer GTP-GDP yang menyebabkan ketidakseimbangan ini hilang, mikrotubulus kembali normal dan melanjutkan proses polimerisasi.
Dimer tubulin-GDP yang telah menjadi longgar dengan cepat menjadi dimer tubulin-GTP, sehingga tersedia kembali untuk mengikat mikrotubulus lagi. Dengan cara ini, ketidakstabilan dinamis yang kita bicarakan di awal terjadi, menyebabkan mikrotubulus tumbuh dan menyusut tanpa henti, dalam siklus yang seimbang sempurna.
- Anda mungkin tertarik: “Sitoskeleton neuron: bagian dan fungsi”
Fitur
Mikrotubulus memiliki peran mendasar untuk berbagai tugas di dalam sel, yang sifatnya sangat bervariasi. Kita akan mempelajari beberapa di antaranya secara mendalam di bawah ini.
1. Silia dan flagela
Mikrotubulus membentuk sebagian besar unsur sel penting lainnya seperti silia dan flagela, yang pada dasarnya adalah mikrotubulus tetapi dengan membran plasma yang mengelilinginya. Silia dan flagela ini adalah struktur yang digunakan sel untuk dapat bergerak dan juga sebagai unsur sensitif untuk menangkap beragam informasi dari lingkungan dasar untuk proses seluler tertentu.
Silia berbeda dari flagela karena mereka lebih pendek tetapi juga jauh lebih banyak. Dalam gerakannya, silia menggerakkan cairan yang mengelilingi sel ke arah yang sejajar dengannya, sedangkan flagela melakukan hal yang sama tegak lurus terhadap membran sel.
Baik silia dan flagela adalah unsur kompleks yang dapat menampung 250 jenis protein. Di setiap silia dan setiap flagel, kita menemukan aksonem, satu set pusat mikrotubulus yang ditutupi oleh membran plasma yang kita tunjukkan sebelumnya. Aksonema ini terdiri dari sepasang mikrotubulus yang terletak di tengah dan dikelilingi oleh 9 pasangan lain di luar.
Aksonem memanjang dari badan basal, struktur seluler lain, dalam hal ini terdiri dari 9 set, dalam hal ini rangkap tiga, mikrotubulus, diatur dalam cara melingkar untuk meninggalkan rongga pusat di antara semuanya berongga.
Kembali ke aksonem, perlu dicatat bahwa pasangan mikrotubulus yang menyusunnya saling menempel berkat efek protein nexin dan jari-jari protein. Pada gilirannya, pada pasangan luar ini kita juga menemukan dynein, protein lain, yang kegunaannya dalam hal ini adalah untuk menghasilkan pergerakan silinder dan flagela, karena itu adalah tipe motor. Secara internal, ini terjadi berkat geseran di antara setiap pasang mikrotubulus, yang akhirnya menghasilkan gerakan pada tingkat struktural.
2. Transportasi
Fungsi utama mikrotubulus lainnya adalah untuk mengangkut organel di dalam sitoplasma sel, yang dapat berupa vesikel atau jenis lain. Mekanisme ini dimungkinkan karena mikrotubulus akan bertindak sebagai semacam jalur yang dilalui organel dari satu titik ke titik lain di dalam sel.
Dalam kasus khusus neuron, fenomena ini juga akan terjadi untuk apa yang disebut transpor aksoplasma. Mempertimbangkan bahwa akson dapat mengukur tidak hanya sentimeter, tetapi meter pada spesies tertentu, memungkinkan kita untuk mendapatkan gambaran tentang kapasitas pertumbuhan mikrotubulus itu sendiri untuk dapat mendukung fungsi transportasi ini, yang sangat penting dalam ritme sel..
Mengenai fungsi ini, mikrotubulus hanya akan menjadi jalur bagi organel, tetapi interaksi antara dua unsur tidak akan dihasilkan. Sebaliknya, gerakan akan dicapai melalui protein motorik, seperti dynein, yang telah kita lihat, dan juga kinesin. Perbedaan antara kedua jenis protein adalah arah yang mereka ambil dalam mikrotubulus, karena dynein digunakan untuk pergerakan menuju ujung minus, sedangkan kinesin digunakan untuk menuju ujung plus.
3. Spindel akromatik
Mikrotubulus juga membentuk struktur dasar sel lainnya, dalam hal ini gelendong akromatik, mitosis, atau meiosis. Ini terdiri dari beberapa mikrotubulus yang menghubungkan sentriol dan sentromer kromosom saat proses pembelahan sel terjadi, baik dengan mitosis atau meiosis.
- Anda mungkin tertarik: “Perbedaan antara mitosis dan meiosis”
4. Bentuk sel
Kita sudah tahu bahwa ada banyak jenis sel, masing-masing dengan karakteristik dan susunannya sendiri. Mikrotubulus akan membantu menyediakan sel dengan bentuk spesifik dari masing-masing jenis ini, misalnya dalam kasus yang terlihat di atas sel memanjang, seperti neuron dengan akson dan dendritnya yang panjang.
Pada saat yang sama, mereka juga merupakan kunci agar unsur-unsur tertentu dari sel berada di tempat yang seharusnya untuk memenuhi fungsinya dengan baik. Ini adalah kasus, misalnya, organel yang fundamental seperti retikulum endoplasma atau aparatus Golgi.
5. Organisasi filamen
Fungsi penting lainnya dari mikrotubulus adalah untuk menjaga distribusi filamen di seluruh sitoskeleton (jaringan protein yang ada di dalam sel dan yang memelihara semua struktur di dalamnya), membentuk jaringan jalur yang lebih kecil dan lebih kecil yang pergi dari mikrotubulus (yang terbesar) hingga filamen menengah dan berakhir dengan yang tersempit, yang disebut mikrofilamen, yang dapat berupa miosin atau aktin.
Referensi bibliografi:
- Desai, A., Mitchison, TJ (1997). Dinamika polimerisasi mikrotubulus. Tinjauan tahunan sel dan Biologi Perkembangan.
- Mitchison, T., Kirschner, M. (1984). Ketidakstabilan dinamis pertumbuhan mikrotubulus. Alam.
- Nogales, E., Whittaker, M., Milligan, RA, Downing, KH (1999). Model resolusi tinggi mikrotubulus. Sel. Ilmu Langsung.