SITOSKELETON: KARAKTERISTIK, FUNGSI DAN STRUKTUR - BIOLOGI - 2025

The sitoskeleton adalah struktur selular terdiri dari filamen. Ini tersebar di seluruh sitoplasma dan fungsinya terutama mendukung, untuk mempertahankan arsitektur dan bentuk sel. Secara struktural, itu terdiri dari tiga jenis serat, diklasifikasikan menurut ukurannya.

Ini adalah serat aktin, filamen menengah, dan mikrotubulus. Masing-masing memberikan properti tertentu ke jaringan. Interior sel adalah lingkungan tempat perpindahan dan transit material terjadi. Sitoskeleton memediasi gerakan intraseluler ini.

Misalnya, organel - seperti mitokondria atau badan Golgi - bersifat statis di lingkungan seluler; gerakan ini menggunakan sitoskeleton sebagai jalur.

Meskipun sitoskeleton jelas mendominasi organisme eukariotik, struktur analog telah dilaporkan pada prokariota.

Karakteristik umum

Sitoskeleton adalah struktur yang sangat dinamis yang merepresentasikan "perancah molekuler". Tiga jenis filamen yang menyusunnya adalah unit berulang yang dapat membentuk struktur yang sangat berbeda, bergantung pada cara unit-unit fundamental ini digabungkan.

Jika kita ingin membuat analogi dengan kerangka manusia, sitoskeleton setara dengan sistem tulang dan, sebagai tambahan, dengan sistem otot.

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

fitur

Bentuk

Sesuai namanya, fungsi "intuitif" dari sitoskeleton adalah memberikan stabilitas dan bentuk pada sel. Ketika filamen digabungkan dalam jaringan yang rumit ini, ini memberi sel properti untuk menahan deformasi.

Tanpa struktur ini, sel tidak akan mampu mempertahankan bentuk tertentu. Namun, itu adalah struktur dinamis (berlawanan dengan kerangka manusia) yang memberi sel properti untuk berubah bentuk.

Pergerakan sel dan persimpangan

Banyak komponen seluler yang melekat pada jaringan serat yang tersebar di sitoplasma, berkontribusi pada pengaturan spasial mereka.

Sebuah sel tidak terlihat seperti sup dengan elemen berbeda yang mengapung; juga bukan entitas statis. Sebaliknya, ini adalah matriks terorganisir dengan organel yang terletak di area tertentu, dan proses ini terjadi berkat sitoskeleton.

Sitoskeleton terlibat dalam gerakan. Ini terjadi berkat protein motorik. Kedua elemen ini bergabung dan memungkinkan pergerakan di dalam sel.

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

Sitoskeleton memungkinkan sel terhubung dengan lingkungan eksternalnya, secara fisik dan biokimia. Peran konektor inilah yang memungkinkan terbentuknya jaringan dan sambungan sel.

Struktur dan komponen

Sitoskeleton terdiri dari tiga jenis filamen: aktin, filamen perantara, dan mikrotubulus.

Kandidat baru saat ini sedang diusulkan sebagai untai keempat dari sitoskel: septin. Masing-masing bagian ini dijelaskan secara rinci di bawah ini:

Filamen aktin

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

Meskipun mereka adalah struktur linier, mereka tidak berbentuk seperti "batang": mereka berputar pada porosnya dan menyerupai heliks. Mereka terikat pada serangkaian protein spesifik yang mengatur perilakunya (organisasi, lokasi, panjang). Ada lebih dari 150 protein yang mampu berinteraksi dengan aktin.

Ekstrem dapat dibedakan; satu disebut plus (+) dan yang lainnya minus (-). Pada ujung ini, filamen dapat tumbuh atau memendek. Polimerisasi terasa lebih cepat di sisi positifnya; Agar polimerisasi terjadi, diperlukan ATP.

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

Fungsi filamen aktin

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

Aktin terkenal karena perannya dalam kontraksi otot. Bersama dengan myosin mereka berkelompok dalam sarkomer. Kedua struktur tersebut memungkinkan terjadinya pergerakan yang bergantung pada ATP.

Filamen menengah

Perkiraan diameter filamen ini adalah 10 µm; maka nama "menengah". Diameternya menengah terhadap dua komponen sitoskeleton lainnya.

Setiap filamen memiliki struktur sebagai berikut: kepala berbentuk balon di terminal N dan ekor yang berbentuk serupa di terminal karbon. Ujung-ujung ini dihubungkan satu sama lain oleh struktur linier yang terdiri dari heliks alfa.

"String" ini memiliki kepala bulat yang memiliki sifat berliku dengan filamen perantara lainnya, menciptakan elemen interlaced yang lebih tebal.

Filamen perantara terletak di seluruh sitoplasma sel. Mereka meluas ke membran dan sering menempel padanya. Filamen ini juga ditemukan di dalam nukleus, membentuk struktur yang disebut "lamina nuklir".

Grup ini diklasifikasikan pada gilirannya menjadi subkelompok filamen menengah:

- Filamen keratin.

- Filamen vimentin.

- Neurofilamen.

- Lembaran nuklir.

Peran filamen menengah

Mereka adalah elemen yang sangat kuat dan tahan. Faktanya, jika kita membandingkannya dengan dua filamen lainnya (aktin dan mikrotubulus), filamen perantara memperoleh stabilitas.

Berkat properti ini, fungsi utamanya bersifat mekanis, menahan perubahan seluler. Mereka banyak ditemukan dalam tipe sel yang mengalami tekanan mekanis konstan; misalnya pada sel saraf, epitel dan otot.

Berbeda dengan dua komponen sitoskeleton lainnya, filamen perantara tidak dapat berkumpul dan terlepas di ujung kutubnya.

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

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

Mikrotubulus

Mikrotubulus adalah elemen berlubang. Mereka adalah filamen terbesar yang menyusun sitoskeleton. Diameter mikrotubulus di bagian dalamnya sekitar 25 nm. Panjangnya cukup bervariasi, antara 200 nm sampai 25 µm.

Filamen ini sangat diperlukan di semua sel eukariotik. Mereka muncul (atau lahir) dari struktur kecil yang disebut sentrosom, dan dari sana mereka meluas ke tepi sel, berbeda dengan filamen perantara, yang meluas ke seluruh lingkungan seluler.

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

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

Kedua ujung mikrotubulus dapat dibedakan satu sama lain. Untuk alasan ini dikatakan bahwa dalam filamen ini terdapat "polaritas". Pada masing-masing ekstrim - disebut plus p positif dan minus atau negatif - proses perakitan sendiri terjadi.

Proses perakitan dan degradasi filamen ini menimbulkan fenomena "ketidakstabilan dinamis".

Fungsi mikrotubulus

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

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

Mikrotubulus berfungsi sebagai jalur atau "jalan raya" di mana berbagai protein yang memiliki fungsi transportasi bergerak. Protein ini diklasifikasikan menjadi dua keluarga: kinesin dan dynein. Mereka dapat melakukan perjalanan jauh di dalam sel. Pengangkutan jarak pendek umumnya dilakukan pada aktin.

Protein ini adalah "pejalan kaki" dari jalan mikrotubulus. Gerakannya sangat mirip dengan berjalan di mikrotubulus.

Transportasi melibatkan pergerakan berbagai jenis elemen atau produk, seperti vesikel. Dalam sel saraf, proses ini terkenal karena neurotransmiter dilepaskan di vesikula.

Mikrotubulus juga berpartisipasi dalam mobilisasi organel. Secara khusus, badan Golgi dan retikulum endosplasma bergantung pada filamen-filamen ini untuk mengambil posisi yang tepat. Dengan tidak adanya mikrotubulus (dalam sel yang bermutasi secara eksperimental), organel-organel ini secara nyata mengubah posisinya.

Implikasi lain dari sitoskeleton

Pada bakteri

Pada bagian sebelumnya, sitoskeleton eukariota dijelaskan. Prokariota juga memiliki struktur yang serupa dan memiliki komponen yang mirip dengan tiga serat yang membentuk sitoskeleton tradisional. Ke filamen ini ditambahkan salah satu miliknya milik bakteri: kelompok MinD-ParA.

Fungsi sitoskeleton pada bakteri sangat mirip dengan fungsi yang mereka penuhi pada eukariota: pendukung, pembelahan sel, pemeliharaan bentuk sel, dan lain-lain.

Dalam kanker

Secara klinis, komponen sitoskeleton telah dikaitkan dengan kanker. Karena mereka campur tangan dalam proses pembelahan, mereka dianggap "target" untuk memahami dan menyerang perkembangan sel yang tidak terkendali.

Referensi

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
2. Fletcher, DA, & Mullins, RD (2010). Mekanika sel dan sitoskeleton. Alam, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Sitoskeleton dan kanker. Ulasan Kanker dan Metastasis, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Tampilan yang diperluas dari sitoskeleton eukariotik. Biologi molekuler sel, 24 (11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokimia. Dasar-dasar untuk kedokteran dan ilmu kehidupan. Saya terbalik.
6. Shih, YL, & Rothfield, L. (2006). Sitoskeleton bakteri. Ulasan Mikrobiologi dan Biologi Molekuler, 70 (3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Fisiologi manusia, pendekatan terintegrasi. Pan-American Medical. Edisi ke-4. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Pencitraan komponen sitoskeleton dengan mikroskop elektron. Dalam Metode dan Protokol Sitoskeleton (pp. 187–06). Humana Press.