Informasi

Sitoskeleton*# - Biologi

Sitoskeleton*# - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Sitoskeleton

Sitoskeleton adalah jaringan serat protein berbeda yang menyediakan banyak fungsi: mempertahankan atau mengubah bentuk sel; itu mengamankan beberapa organel di posisi tertentu; memungkinkan pergerakan sitoplasma dan vesikel di dalam sel; dan memungkinkan sel untuk bergerak sebagai respons terhadap rangsangan. Ada tiga jenis serat dalam sitoskeleton: mikrofilamen, filamen menengah, dan mikrotubulus. Beberapa serat sitoskeletal bekerja bersama dengan motor molekuler yang bergerak di sepanjang serat di dalam sel untuk melakukan serangkaian fungsi yang beragam. Ada dua keluarga utama yang terkait dengan sitoskeletal motor molekuler: dyneine dan kinesin.

Gambar 1. Mikrofilamen menebalkan korteks di sekitar tepi bagian dalam sel; seperti karet gelang, mereka menahan ketegangan. Mikrotubulus ditemukan di bagian dalam sel di mana mereka mempertahankan bentuk sel dengan menahan gaya tekan. Filamen perantara ditemukan di seluruh sel dan menahan organel di tempatnya.


Tantangan desain

Pernyataan masalah:Sel eukariotik mengandung organel terikat membran yang secara efektif memisahkan bahan, proses, dan reaksi dari satu sama lain dan dari sitoplasma. Ini sendiri menimbulkan masalah bagi eukariota.

Bagaimana sel dapat dengan sengaja memindahkan dan mengontrol lokasi materi di antara organel-organel ini? Lebih khusus lagi, bagaimana sel eukariotik dapat mengangkut senyawa dari tempat asalnya (dalam kebanyakan kasus sitoplasma) ke tempat yang dibutuhkan (mungkin nukleus, mitokondria, atau permukaan sel)?

Salah satu solusi yang mungkin adalah sel membuat jaringan yang dapat menghubungkan semua bagian sel yang berbeda bersama-sama. Jaringan ini dapat digunakan tidak hanya sebagai perancah untuk menahan komponen pada tempatnya tetapi juga sebagai referensi arah. Misalnya, kita dapat menggunakan peta untuk menentukan arah yang kita butuhkan untuk bepergian dan jalan untuk menghubungkan dan melakukan perjalanan dari rumah ke kampus. Demikian juga, jaringan interkoneksi di dalam sel dapat digunakan untuk mengarahkan dan memindahkan senyawa dari satu lokasi ke tujuan akhir. Beberapa karakteristik yang diperlukan dari jaringan ini tercantum di bawah ini. Bisakah Anda menambahkan ke daftar ini?

Jaringan intraseluler

  • Jaringan harus luas, dan menghubungkan setiap area sel.
  • Jaringan harus fleksibel, mampu berubah dan beradaptasi ketika sel tumbuh lebih besar, membelah menjadi dua sel, atau secara fisik berpindah dari satu lingkungan ke lingkungan lain.
  • Jaringan harus kuat, mampu menahan tekanan mekanis dari dalam sel atau dari luar sel.
  • Jaringan perlu terdiri dari serat yang berbeda dan masing-masing serat ini perlu untuk koneksi tertentu di dalam sel. Misalnya, serat tertentu mungkin terlibat dalam menahan organel di tempatnya, dan serat lain akan terlibat dalam menghubungkan dua organel yang berbeda.
  • Serat harus memiliki arah (atau polaritas), yang berarti mereka harus memiliki titik awal yang ditentukan dan akhir yang ditentukan untuk membantu mengarahkan pergerakan dari satu lokasi ke lokasi lain.
  • Serat perlu bekerja dengan protein yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi kinetik, untuk secara aktif mengangkut senyawa di sepanjang serat.

Mikrofilamen

Aktin

Mikrofilamen adalah serat sitoskeleton yang terdiri dari bertindak subunit. Aktin adalah salah satu protein yang paling melimpah dalam sel eukariotik dan terdiri dari 20% dari total berat protein seluler dalam sel otot. Urutan asam amino aktin sangat dilestarikan dalam sel eukariotik, yang berarti bahwa urutan asam amino protein, dan oleh karena itu bentuk 3-D terakhirnya, telah berubah sedikit selama evolusi, mempertahankan lebih dari 80% kesamaan antara alga dan manusia.

Aktin dapat hadir sebagai monomer bebas yang disebut G-aktin (globular) atau sebagai bagian dari mikrofilamen polimer yang disebut F-aktin ("F" untuk filamen). Aktin harus terikat pada ATP untuk berkumpul menjadi bentuk filamen dan menjaga integritas struktural filamen. Filamen aktin itu sendiri memiliki polaritas struktural. Istilah "polaritas", mengacu pada filamen sitoskeleton, tidak berarti apa yang terjadi ketika kita membahas kelompok fungsional polar sebelumnya dalam kursus ini. Polaritas di sini mengacu pada fakta bahwa ada dua ujung yang berbeda pada filamen. Ujung-ujung ini disebut ujung "(-)" dan ujung "(+)". Di ujung "(+)", subunit aktin ditambahkan ke filamen yang memanjang dan di ujung "(-)", subunit aktin membongkar atau jatuh dari filamen. Proses perakitan dan pembongkaran ini dikendalikan oleh rasio ATP terhadap ADP di sitoplasma.

Gambar 2. Mikrofilamen adalah yang tersempit dari tiga serat sitoskeleton, dengan diameter sekitar tujuh nm. Mikrofilamen terdiri dari subunit aktin yang membentuk dua untaian yang saling terkait.

Aktin berpartisipasi dalam banyak proses seluler, termasuk kontraksi otot, motilitas sel, sitokinesis selama pembelahan sel, gerakan vesikel dan organel, dan pemeliharaan bentuk sel. Filamen aktin berfungsi sebagai jalur untuk pergerakan keluarga protein motorik yang disebut miosin dibahas secara lebih rinci dalam bagian di bawah ini.

Tautan ke pembelajaran:

Untuk melihat contoh sel darah putih beraksi, klik di sini dan tonton video selang waktu singkat dari sel yang menangkap dua bakteri. Ini menelan satu dan kemudian pindah ke yang lain.

Animasi pada filamen aktin dan cara kerjanya

  • Perakitan filamen aktin
  • Gerakan otot dan peran aktin
  • Gerakan geser filamen aktin

Filamen menengah

Filamen intermediet terbuat dari beberapa helai protein berserat yang dililitkan bersama. Unsur-unsur sitoskeleton ini mendapatkan namanya dari fakta bahwa diameternya, delapan hingga sepuluh nm, berada di antara mikrofilamen yang lebih kecil dan mikrotubulus yang lebih besar. Filamen perantara adalah kelompok elemen sitoskeleton yang paling beragam. Beberapa jenis protein berserat ditemukan di filamen menengah. Anda mungkin paling akrab dengan keratin, protein berserat yang memperkuat rambut, kuku, dan epidermis kulit Anda.

Gambar 3. Filamen intermediet terdiri dari beberapa untaian protein berserat yang saling terkait.

Filamen menengah tidak memiliki peran dalam pergerakan sel. Fungsi mereka murni struktural. Mereka menanggung ketegangan, sehingga mempertahankan bentuk sel, dan menambatkan nukleus dan organel lain di tempatnya. Gambar di atas menunjukkan bagaimana filamen perantara membuat perancah pendukung seperti kabel di dalam sel.

Mikrotubulus

Mikrotubulus adalah komponen terbesar dari sitoskeleton dan ditemukan di seluruh sitoplasma. Polimer ini terdiri dari subunit protein globular yang disebut -tubulin dan -tubulin. Mikrotubulus ditemukan tidak hanya pada sel eukariotik tetapi juga pada beberapa bakteri.

Baik subunit -tubulin dan -tubulin berikatan dengan GTP. Ketika terikat pada GTP, pembentukan mikrotubulus dapat dimulai, ini disebut peristiwa nukleasi. Karena lebih banyak dimer tubulin GTP berkumpul ke filamen, GTP secara perlahan dihidrolisis oleh -tubulin untuk membentuk GDP. Tubulin yang terikat pada PDB kurang kuat secara struktural dan dapat menyebabkan pembongkaran mikrotubulus.

Sama seperti filamen aktin yang dibahas di atas, mikrotubulus juga memiliki polaritas berbeda yang sangat penting untuk fungsi biologisnya. Tubulin berpolimerisasi ujung ke ujung, dengan subunit dari satu dimer tubulin menghubungi subunit dari dimer berikutnya. Perbedaan ini menyebabkan subunit yang berbeda terpapar pada kedua ujung filamen. Ujung-ujungnya ditunjuk sebagai ujung "(−)" dan "(+)". Tidak seperti filamen aktin, mikrotubulus dapat memanjang pada ujung "(+)" dan "(-)", tetapi pemanjangan secara signifikan lebih cepat pada ujung "(+)".

Gambar 4. Mikrotubulus berongga. Dindingnya terdiri dari 13 dimer terpolimerisasi -tubulin dan -tubulin (gambar kanan). Gambar kiri menunjukkan struktur molekul tabung.

Mikrotubulus membantu sel menahan kompresi, menyediakan jalur di mana vesikel bergerak melalui sel, menarik kromosom yang direplikasi ke ujung berlawanan dari sel yang membelah, dan merupakan elemen struktural flagela, silia, dan sentriol (yang terakhir adalah dua badan tegak lurus dari sentrosom). Faktanya, pada sel hewan, sentrosom adalah pusat pengorganisasian mikrotubulus. Dalam sel eukariotik, flagela dan silia sangat berbeda secara struktural dari rekan-rekan mereka pada bakteri, dibahas di bawah ini.

Dari mana serat ini berasal?

Sitoskeleton mungkin berasal dari bakteri dan/atau nenek moyang archaeal. Ada kerabat kuno untuk aktin dan tubulin dalam sistem bakteri. Pada bakteri, protein MreB dan protein ParM diyakini sebagai nenek moyang awal Aktin. Fungsi MreB dalam mempertahankan bentuk sel dan fungsi ParM dalam partisi plasmid (DNA). Protein FtsZ pada bakteri berfungsi dalam sitokinesis, merupakan GTPase, secara spontan membentuk filamen dan dihipotesiskan sebagai bentuk kuno tubulin. Temuan ini mendukung hipotesis bahwa sitoskeleton eukariotik berasal dari dunia bakteri.

Flagela dan silia

Flagela (tunggal = flagel) adalah struktur seperti rambut panjang yang memanjang dari membran plasma dan digunakan untuk menggerakkan seluruh sel (misalnya, sperma, Euglena). Saat ini, sel hanya memiliki satu flagel atau beberapa flagela. Bulu mata adalah struktur pendek seperti rambut yang digunakan untuk menggerakkan seluruh sel (seperti paramecia) atau zat di sepanjang permukaan luar sel (misalnya, silia sel yang melapisi saluran tuba yang menggerakkan ovum menuju rahim, atau silia melapisi sel-sel saluran pernapasan yang menjebak materi partikulat dan memindahkannya ke lubang hidung Anda.) Jika silia ada, jumlahnya bisa banyak, memanjang di sepanjang permukaan membran plasma.

Terlepas dari perbedaan panjang dan jumlahnya, flagela dan silia memiliki susunan struktural mikrotubulus yang sama yang disebut “susunan 9+2.” Ini adalah nama yang tepat karena satu flagel atau silia terbuat dari cincin sembilan mikrotubulus ganda, mengelilingi satu mikrotubulus ganda di tengahnya (Gambar 5).

Gambar 5. Mikrograf elektron transmisi dua flagela ini menunjukkan "array 9+2" mikrotubulus: sembilan mikrotubulus ganda mengelilingi satu mikrotubulus ganda. (kredit: modifikasi pekerjaan oleh Fasilitas Mikroskop Elektron Dartmouth, Dartmouth College; data skala-bar dari Matt Russell)

Untuk video tentang gerakan flagellar dan silia di eukariota, lihat video YouTube: klik di sini (Anda dapat melewati iklan).

Protein motorik

Salah satu fungsi sitoskeleton adalah untuk memindahkan komponen seluler dari satu bagian sel ke bagian sel lainnya. Komponen seluler ini disebut "kargo" dan sering disimpan dalam vesikel untuk transportasi. Anda dapat menganggap sitoskeleton sebagai "rel kereta api" yang memberikan dukungan dan arah di dalam sel.

Tentu saja, jika ada "rel kereta api" perlu ada mesin yang bisa bergerak di atas rel dan menarik atau mendorong kargo. Dalam hal ini mesin adalah motor molekuler yang dapat bergerak di sepanjang trek ke arah tertentu. Ada dua keluarga motor molekuler terkait dengan sitoskeleton; dyneine dan kinesin. Protein motorik ini (mesin kereta api) dan sitoskeleton membuat jaringan komprehensif di dalam sel untuk memindahkan vesikel (mobil kotak) dari satu organel ke organel lain atau dari satu organel ke permukaan sel.

Angka 6. organel transportasi melalui mikrotubulus dan kinesin dan dyne. Perhatikan bahwa gambar tersebut konseptual dan hanya dimaksudkan untuk menunjukkan arah pergerakan berbagai organel; itu tidak selalu mewakili semua bentuknya dengan setia.

Dynein sitoplasma

Dynein adalah kompleks protein yang berfungsi sebagai motor molekuler. Dalam sel, ia mengubah energi kimia dari hidrolisis ATP menjadi energi mekanik gerakan untuk 'berjalan' di sepanjang mikrotubulus sambil membawa vesikel. Dynein mengikat mikrotubulus dan bergerak atau "berjalan" dari ujung plus "(+)" filamen mikrotubulus sitoskeletal ke ujung minus "(-)" filamen, yang biasanya berorientasi ke pusat sel. Oleh karena itu, mereka sering disebut sebagai "motor yang diarahkan ke ujung minus" dan transportasi vesikular ini disebut sebagai transportasi mundur. Dynein sitoplasma bergerak secara proses sepanjang mikrotubulus, menghidrolisis ATP dengan setiap "langkah" yang diperlukan sepanjang mikrotubulus. Selama proses ini, satu atau yang lain dari "tangkai" selalu melekat pada mikrotubulus, memungkinkan motor dynein (dan muatannya) untuk "berjalan" dalam jarak yang cukup jauh di sepanjang mikrotubulus tanpa terlepas.

Gambar 7. Skema protein motor dynein sitoplasma. Dynein adalah kompleks protein yang terdiri dari banyak subunit polipeptida yang lebih kecil. Struktur keseluruhan motor dynien relatif sederhana, terdiri dari dua kompleks identik yang masing-masing memiliki domain motor yang berinteraksi dengan daerah mikrotubulus, tangkai, atau batang yang menghubungkan kepala motor ke domain interaksi muatan.

Dynein sitoplasma digunakan dalam banyak proses yang berbeda: mereka terlibat dalam pergerakan organel seperti penentuan posisi kompleks Golgi dan organel lain di dalam sel; mereka digunakan dalam pengangkutan kargo seperti pergerakan vesikel yang dibuat oleh retikulum endoplasma, endosom, dan lisosom; dan mereka bertanggung jawab untuk pergerakan kromosom selama pembelahan sel. Dynein aksonema adalah protein motorik yang digunakan dalam geseran mikrotubulus di aksonema silia dan flagela dalam sel eukariotik.

Kinesin

Kinesin, seperti dynein sitoplasma adalah kompleks motor-protein yang "berjalan" di sepanjang mikrotubulus dan terlibat dalam transportasi vesikel. Tidak seperti dynein sitoplasma, polaritas gerakan kinesin adalah dari ujung "(-)" mikrotubulus ke ujung "(+)" dengan hidrolisis ATP. Di sebagian besar sel, ini memerlukan pengangkutan kargo dari pusat sel menuju pinggiran (berlawanan arah dengan dynein). Bentuk transportasi ini dikenal sebagai anterograde atau transportasi orthrograde. Seperti dynein sitoplasma, kinesin terlibat dalam berbagai proses seluler termasuk pergerakan vesikel dan pergerakan kromosom selama pembelahan sel.

Struktur kinesin mirip dengan dynein sitoplasma dan digambarkan pada Gambar 8. Anggota superfamili kinesin bervariasi dalam bentuk, tetapi struktur keseluruhannya adalah heterotetramer yang subunit motoriknya (rantai berat) membentuk dimer protein (pasangan molekul) yang mengikat dua rantai ringan.

Angka 8. Skema protein motor kinesin. Rantai berat terdiri dari kepala globular (domain motor) di ujung terminal amino yang terhubung melalui penghubung leher yang pendek dan fleksibel ke tangkai.panjang, tengah α-domain kumparan melingkar-heliksyang berakhir di domain ekor terminal karboksi yang berasosiasi dengan rantai ringan. Tangkai dari dua rantai ringan terjalin untuk membentuk gulungan-kumparan yang mengarahkan dimerisasi dari dua rantai berat. Dalam kebanyakan kasus kargo yang diangkut mengikat ke rantai ringan kinesin, tetapi dalam beberapa kasus kargo mengikat domain terminal-C dari rantai berat.


Kemungkinan Diskusi NB Titik

Jelaskan fungsi dan pentingnya dynein dan kinesin seolah-olah Anda mencoba menjelaskan hal ini kepada sepupu Anda yang berusia 10 tahun. Bagaimana mereka mirip dan bagaimana mereka berbeda?


Animasi kinesin dan dynein di tempat kerja

  • Animasi motor dynein cyplasmic pada mikrotubulus
  • Bagaimana dynein bergerak di sepanjang mikrotubulus
  • Mekanisme Kinesin bergerak pada mikrotubulus
  • Kinesin dan motor dynein

Bagaimana motor berinteraksi dengan kargo dan mikrotubulus?

Dynein dan kinesin sitoplasma berinteraksi dengan muatan dan mikrotubulus dengan cara yang sama. Rantai ringan berinteraksi dengan reseptor pada berbagai vesikel kargo dan domain motor globular, secara khusus berinteraksi dengan mikrotubulus.

Gambar 9. Skema protein motor kinesin yang membawa vesikel kargo di sepanjang filamen mikrotubulus.


Filamen Menengah

Filamen intermediet terbuat dari beberapa helai protein berserat yang dililitkan bersama ([link]). Unsur-unsur sitoskeleton ini mendapatkan namanya dari fakta bahwa diameternya, 8 hingga 10 nm, berada di antara mikrofilamen dan mikrotubulus.


Filamen intermediet tidak memiliki peran dalam pergerakan sel. Fungsi mereka murni struktural. Mereka menanggung ketegangan, sehingga mempertahankan bentuk sel, dan menambatkan nukleus dan organel lainnya di tempatnya. [link] menunjukkan bagaimana filamen perantara membuat perancah pendukung di dalam sel.

Filamen perantara adalah kelompok elemen sitoskeleton yang paling beragam. Beberapa jenis protein berserat ditemukan di filamen menengah. Anda mungkin paling akrab dengan keratin, protein berserat yang memperkuat rambut, kuku, dan epidermis kulit Anda.


Sitoskeleton dalam biologi sel tulang

Bab ini membahas sitoskeleton dalam biologi sel tulang. Kerangka adalah jaringan yang sangat khusus dan komposit, terdiri dari sel-sel asal beragam dan matriks mineral ekstraseluler. Kerangka memberikan dukungan struktural, melindungi jaringan lunak organisme dan sel-sel sumsum pembentuk darah, berfungsi sebagai reservoir kalsium dan mempertahankan homeostasis mineral. Berbagai fungsi ini dapat dipastikan dengan dua sifat utama, struktur dan organisasi tulang trabekular berpori dan tulang kortikal kompak, dan penggantian terus menerus tulang lama dengan matriks baru selama proses remodeling tulang. Selama proses ini, matriks tulang yang terkalsifikasi terus diganti karena aktivitas sel resorbsi tulang, osteoklas, dan sel pembentuk tulang, osteoblas. Proses-proses ini bergantung pada perekrutan dan aktivitas sel-sel dari garis keturunan osteoklastik dan osteoblas, dan dikendalikan oleh beberapa agen hormonal dan faktor pertumbuhan.


Flagela dan Silia

NS flagela (tunggal = flagel) adalah struktur seperti rambut panjang yang memanjang dari membran plasma dan memungkinkan seluruh sel untuk bergerak (misalnya, sperma, Euglena, dan beberapa prokariota). Saat ini, sel hanya memiliki satu flagel atau beberapa flagela. Namun, ketika bulu mata (tunggal = silia) hadir, banyak dari mereka memanjang di sepanjang seluruh permukaan membran plasma. Mereka adalah struktur pendek seperti rambut yang menggerakkan seluruh sel (seperti paramecia) atau zat di sepanjang permukaan luar sel (misalnya, silia sel yang melapisi saluran tuba yang menggerakkan ovum menuju rahim, atau silia yang melapisi sel-sel saluran telur). saluran pernapasan yang menjebak partikel dan memindahkannya ke lubang hidung Anda.)

Terlepas dari perbedaan panjang dan jumlah mereka, flagela dan silia memiliki susunan struktural mikrotubulus yang sama yang disebut "array 9 + 2." Ini adalah nama yang tepat karena satu flagel atau silia terbuat dari cincin sembilan mikrotubulus ganda, mengelilingi satu mikrotubulus ganda di tengahnya (Gambar).

Mikrograf elektron transmisi dua flagela ini menunjukkan susunan 9 + 2 mikrotubulus: sembilan mikrotubulus ganda mengelilingi satu mikrotubulus ganda. (kredit: modifikasi pekerjaan oleh Fasilitas Mikroskop Elektron Dartmouth, data batang skala Dartmouth College dari Matt Russell)

Anda sekarang telah menyelesaikan survei luas komponen sel prokariotik dan eukariotik. Untuk ringkasan komponen seluler dalam sel prokariotik dan eukariotik, lihat Tabel.

Komponen Sel Prokariotik dan Eukariotik
Komponen Sel Fungsi Hadir di Prokariota? Hadir dalam Sel Hewan? Hadir dalam Sel Tumbuhan?
Membran plasma Memisahkan sel dari lingkungan eksternal, mengontrol perjalanan molekul organik, ion, air, oksigen, dan limbah ke dalam dan ke luar sel Ya Ya Ya
sitoplasma Memberikan tekanan turgor ke sel tumbuhan sebagai cairan di dalam tempat vakuola pusat dari banyak media reaksi metabolisme di mana organel ditemukan Ya Ya Ya
Nukleolus Area gelap di dalam nukleus tempat subunit ribosom disintesis. Tidak Ya Ya
Inti Organel sel yang menampung DNA dan mengarahkan sintesis ribosom dan protein Tidak Ya Ya
Ribosom Sintesis protein Ya Ya Ya
Mitokondria Produksi ATP/respirasi seluler Tidak Ya Ya
Peroksisom Mengoksidasi dan dengan demikian memecah asam lemak dan asam amino, dan mendetoksifikasi racun Tidak Ya Ya
Vesikel dan vakuola Penyimpanan dan transportasi fungsi pencernaan dalam sel tumbuhan Tidak Ya Ya
Sentrosom Peran yang tidak ditentukan dalam pembelahan sel dalam sel hewan Sumber mikrotubulus dalam sel hewan Tidak Ya Tidak
Lisosom Pencernaan makromolekul daur ulang organel usang Tidak Ya Beberapa
Dinding sel Perlindungan, dukungan struktural, dan pemeliharaan bentuk sel Ya, terutama peptidoglikan Tidak Ya, terutama selulosa
Kloroplas Fotosintesis Tidak Tidak Ya
Retikulum endoplasma Memodifikasi protein dan mensintesis lipid Tidak Ya Ya
Aparatus Golgi Memodifikasi, menyortir, menandai, mengemas, dan mendistribusikan lipid dan protein Tidak Ya Ya
Sitoskeleton Mempertahankan bentuk sel, mengamankan organel pada posisi tertentu, memungkinkan sitoplasma dan vesikel bergerak di dalam sel, dan memungkinkan organisme uniseluler bergerak secara mandiri Ya Ya Ya
Flagela penggerak seluler Beberapa Beberapa Tidak, kecuali untuk beberapa sel sperma tumbuhan
Bulu mata Pergerakan seluler, pergerakan partikel di sepanjang permukaan ekstraseluler membran plasma, dan filtrasi Beberapa Beberapa Tidak


Jenis Sitoskeleton

Ada tiga jenis Sitoskeleton

1-Mikrofilamen (terbuat dari protein Aktin)

Filamen 2-menengah

3-Mikrotubulus (terbuat dari protein tubulin)

1-Mikrofilamen

  • Mikrofilamen adalah jenis tersempit, dari tiga jenis serat protein sitoskeletal.
  • Mereka memiliki diameter sekitar 7 nm. Ini dibentuk oleh banyak monomer bergabung protein (Globular actin, atau G actin), yang bergabung dalam struktur untuk membentuk heliks ganda.
  • Karena mikrofilamen terbentuk dari monomer aktin, ini juga disebut filamen aktin.
  • Ini adalah arah yang berbeda berarti bahwa mereka secara struktural memiliki dua ujung yang berbeda dan menunjukkan polaritas. Laju pertumbuhan mikrofilamen dipengaruhi oleh polaritasnya karena salah satu ujung positifnya cepat sedangkan ujung negatif lainnya lambat.
  • Seperti mikrotubulus, mikrofilamen juga berinti pada membran sel. Oleh karena itu konsentrasi mikrofilamen tertinggi hadir di tepi sel.
  • Beberapa faktor eksternal dan sekelompok protein khusus berpengaruh pada karakteristik mikrofilamen. Mikrofilamen terus-menerus dibongkar di satu wilayah sel tetapi dipasang kembali di tempat lain.
  • Mikrofilamen seharusnya menjadi bagian dari sel korteks. Ini mengatur pergerakan dan bentuk permukaan sel.
  • Mikrofilamen memainkan peran kunci dalam pengembangan berbagai proyeksi permukaan sel termasuk stereocilia, lamellipodia, dan filopodia.

Fungsi dari Mikrofilamen

1- Sitoskeleton mendukung transportasi vesikel masuk dan keluar sel.

2-Itu memungkinkan migrasi sel seperti motilitas sel yang diperlukan untuk membangun jaringan.

3- Mikrofilamen terlibat dalam endositosis dan eksositosis.

4-The sitoskeleton membantu dalam transportasi sinyal komunikasi antar sel.

5-Kontraksi otot disebabkan oleh filamen aktin dan miosin.

6-Setelah pembelahan inti, pembelahan disebabkan oleh penyempitan cincin mikrofilamen.

7-Mikrotubulus dan mikrofilamen dapat dirakit atau dibongkar dan memungkinkan sel berkontraksi, bermigrasi, dan merangkak mis. gerakan amoeboid.

8-Mikrofilamen juga membantu dalam aliran sitoplasma. Aliran sitoplasma disebut aliran sitoplasma.

9- Mikrofilamen memungkinkan, organel sel bepergian, nutrisi, dan produk limbah, dari satu bagian sel ke bagian lain.

10-Mikrofilamen menempel pada organel sel dan kemudian berkontraksi sehingga menarik organel ke area yang berbeda di dalam sel.

11- Filamen aktin mengembangkan sistem lintasan di sel non-otot, untuk transportasi kargo yang ditenagai oleh miosin yaitu miosin V dan VI. Myosin memanfaatkan energi dari ATP yang dihidrolisis untuk mengangkut muatan lebih cepat daripada difusi.

Filamen 2-menengah

Filamen intermediet memiliki jenis yang berbeda-beda, masing-masing jenis dibentuk dengan protein yang berbeda. Salah satu protein ini adalah keratin yang merupakan protein berserat yang juga ditemukan di kulit, kuku, dan rambut kita. Misalnya, Anda mungkin pernah melihat iklan sampo yang mengklaim dapat menghaluskan rambut Anda dengan keratin.

Fungsi dari Filamen menengah

  • Filamen perantara memainkan peran struktural penting dalam sel yang lebih permanen.
  • Mereka mempertahankan bentuk dan menahan ketegangan, dan menambatkan nukleus dan organel sel lainnya di tempatnya.

3-Mikrotubulus

Mikrotubulus adalah yang terbesar di antara tiga jenis serat protein sitoskeleton. Diameternya sekitar 25 nm dan terbentuk dari protein tubulin. Ini terlihat seperti tabung jerami. Dua subunit hadir di setiap protein tubulin (α-tubulin dan -tubulin).

  • Seperti filamen aktin, mikrotubulus memiliki struktur dinamis. Mereka dapat menyusut dan tumbuh dengan cepat karena penghilangan atau penambahan protein (tubulin).
  • Mikrotubulus menunjukkan arah berarti bahwa mereka memiliki struktur yang berbeda pada ujung yang berbeda. Ujung yang berbeda membuat mikrotubulus menjadi molekul polar.
  • Mereka memiliki ujung bermuatan negatif yang tumbuh relatif lambat dan ujung bermuatan positif lainnya yang tumbuh relatif cepat. Ujung positif mikrotubulus selalu terpapar oleh subunit beta, sedangkan subunit alfa memaparkan ujung negatif mikrotubulus. Polaritasnya memungkinkan untuk mengaturnya dengan cara dan fungsi tertentu dengan benar.
  • Mikrotubulus memiliki peran struktural penting dalam sel yaitu membantu dalam menahan gaya kompresi.
  • Mikrotubulus hadir berdekatan dengan nukleus. Ini diatur oleh pusat pengorganisasian mikrotubulus (MTOCs). Penting MTOC termasuk badan basal ditemukan pada flagela dan silia, Sentrosom hadir di tengah sel hewan dan badan tiang gelendong (SPB) pada sebagian besar jamur.
  • Protein motorik dynein, kinesin dan, banyak protein lain seperti mikrotubulus terikat katanin. Protein ini penting untuk mengatur dinamika mikrotubulus.
  • Saat ini, bakteri gram positif, Bacillus thuringiensis mengandung protein seperti aktin. Protein ini membentuk struktur seperti mikrotubulus dan terlibat dalam segregasi plasmid.

Tahukah Anda bahwa Mikrotubulus tidak stabil secara dinamis?

“Marc Kirschner dan Tim Mitchisonmenggambarkan ketidakstabilan Dinamis pada tahun 1984. Ini menghasilkan pergantian terus-menerus dan cepat dari sebagian besar mikrotubulus di dalam sel yang hanya memiliki waktu paruh dalam beberapa menit. Pergantian mikrotubulus yang cepat ini sangat penting untuk remodeling sitoskeleton yang terjadi selama mitosis. Obat-obatan yang mempengaruhi susunan mikrotubulus, sangat membantu tidak hanya sebagai alat eksperimental dalam biologi sel tetapi juga membantu dalam pengobatan kanker”

Dengan menghentikan polimerisasi mikrotubular, kita dapat mengendalikan kanker

Colcemid dan colchicine adalah contoh obat eksperimental yang mengikat protein (tubulin) dan menghentikan polimerisasi mikrotubulus, yang pada gilirannya menghalangi mitosis. Vincristine dan vinblastine obat-obatan digunakan dalam kemoterapi kanker karena mereka secara selektif menghentikan pembelahan sel dengan cepat. Taksol adalah obat lain yang membantu menstabilkan mikrotubulus daripada menghambat pengaturannya. Stabilisasi ini juga menghambat pembelahan sel, dan taxol (obat) digunakan sebagai agen antikanker serta alat eksperimental.

Fungsi mikrotubulus

1-Mikrotubulus memberi bentuk pada sel.

2-Mikrotubulus diperlukan untuk sel yang tidak memiliki dinding sel. misalnya seperti sel hewan karena tidak mendapatkan bentuk dari lapisan luarnya yang tebal.

3- Seperti struktur silia dan flagela, mikrotubulus membantu pergerakan sel.

4-Ini mendukung dan memelihara sel.

5-Banyak organel seluler (vesikel Golgi, lisosom, dan mitokondria) tertanam dalam sitoskeleton. Ini juga membantu dalam pergerakan organel.

6- Mikrotubulus juga membantu produksi vakuola.

7-Ini membentuk pertumbuhan seluler seperti silia dan flagela, di beberapa sel.

8- Serat spindel berbentuk tabung dan memiliki diameter sekitar 25nm. Ini terdiri dari Mikrotubulus yang terbentuk selama mitosis dan meiosis.


Biologi Sel 05: Sitoskeleton Bagian I: Aktin

NS sitoskeleton banyak hal pada sel: perancah struktural yang memberikan bentuk sel, sistem transportasi intraseluler, pendorong motilitas sel, dan mediator pembelahan sel, untuk menyebutkan beberapa yang paling penting. Dengan demikian sitoskeleton mendapat dua kuliah, yang dikhususkan untuk dua bagian terpentingnya: minggu ini tentang aktin (merah di bawah) dan minggu depan tentang mikrotubulus (hijau di bawah biru adalah inti).

Sitoskeleton adalah jaringan protein 3D dinamis yang terhubung ke membran dan beberapa organel. Ada tiga elemen pada sitoskeleton, masing-masing merupakan rantai unit protein spesifik:

Karena sitoskeleton bersifat modular, terdiri dari polimer protein individu, ia dapat mengembang atau berkontraksi untuk mengubah bentuk sel, bergerak, dan merespons rangsangan. Sistem sitoskeletal sangat bervariasi antar jenis sel, sebagian menanggapi sinyal yang diterima dari luar sel.

Kuliah hari ini akan fokus pada mikrofilamen tetapi secara singkat di sini adalah pengantar singkat untuk dua hal lainnya. Mikrotubulus meluas ke seluruh sel, menyediakan kerangka kerja organisasi untuk organel. Mereka memberi bentuk pada silia dan flagela pada eukariota, dan mereka membentuk gelendong yang menarik kromatid saudara terpisah selama mitosis. Filamen intermediet bersifat spesifik jaringan. Mereka mendukung nukleus dan membran nukleus, memberikan dukungan struktural sel dan mempromosikan pembentukan penghalang di sel rambut, kulit dan kuku. Sepengetahuan kami, mereka tidak memiliki peran transportasi – yaitu mereka bukan substrat untuk protein motorik untuk berjalan. Sebaliknya, mikrofilamen dan mikrotubulus keduanya berfungsi sebagai sistem transportasi. Kinesin dan dynein, ditenagai oleh ATP, berjalan di mikrotubulus (masing-masing anterograde dan retrograde), seperti yang akan dibahas lebih detail di kuliah berikutnya. Myosin berjalan di atas mikrofilamen aktin, fokus kuliah hari ini.

Mikrofilamen adalah polimer aktin. Mereka dapat membentuk struktur kompleks dengan disatukan dengan cara yang berbeda oleh berbagai protein pengikat aktin yang memusingkan. Mikrofilamen mengatur membran plasma: sel hewan memiliki ‘sel korteks‘ yang merupakan lapisan kaya aktin tepat di bawah membran. Aktin juga membentuk cincin kontraktil yang mengikat sel menjadi dua selama mitosis.

Pembentukan mikrofilamen aktin digambarkan dalam video Inner Life of the Cell, meskipun mungkin ini adalah bagian yang paling tidak saya sukai dari video yang sangat mengagumkan ini. Susan Lindquist menunjukkan bahwa video ini membuat dua pengorbanan besar untuk membuat apa yang terjadi di dalam sel dapat dipahami secara visual: (1) konsentrasi dan (2) kecepatan. Tidak seperti ruang negatif yang elegan dari video, semua molekul dalam sel dikemas tepat di samping satu sama lain, meluncur melewati satu sama lain dan berinteraksi terus-menerus. Dan molekul pada suhu tubuh bergerak dengan kecepatan sekitar 25 mil per jam, sedangkan jarak sel hanya 10-30 m [wikibooks], yang berarti bahwa setiap detik yang berlalu memberikan sejumlah peluang astronomis untuk interaksi molekul. Kedua faktor ini – kecepatan dan kepadatan – sangat penting untuk segala sesuatu yang terjadi di dalam sel, dan menghilangkannya adalah pengorbanan yang diperlukan untuk penggambaran video apa pun, tetapi bagi saya itu sangat bermasalah dalam menunjukkan pembentukan aktin. Video ini membuatnya tampak seolah-olah protein aktin baru saja bergabung secara ajaib untuk membentuk filamen:

Mikrofilamen aktin juga membentuk lamellipodia dan filapodia, dua struktur penting untuk mobilitas maju sel motil. Lamellipodia adalah jaringan seperti jaring dari filamen aktin di dalam sitoplasma yang memanjang di tepi depan yang halus di ‘depan’ sel yang bermigrasi. Filapodia adalah tonjolan runcing seperti jari dari filamen aktin yang memanjang lebih dari tepi bergerigi. Keduanya diperlukan untuk migrasi sel yang tepat di beberapa sel, dan keduanya terdiri dari aktin – hanya dengan protein pengorganisasian yang berbeda sehingga menimbulkan superstruktur mikrofilamen yang berbeda. Aktin juga merupakan komponen struktural mikrovili, fitur lain yang hanya terlihat pada beberapa jenis sel (usus dan ovum), dan serat stres yang penting untuk kontraksi otot, dan sambungan patuh yang menghubungkan sel (sel epitel dan kardiomiosit).

Aktin hadir dalam tiga isoform utama (dan beberapa isoform kecil yang tidak akan kami bahas di sini). Tiga besar diduga bernama alpha-aktin, beta-aktin dan gamma-aktin dan dikodekan oleh tiga gen ACTA1, ACTB dan ACTG1. Setiap isoform adalah

25 di antaranya bervariasi antara ketiga isoform ini – dan hanya 20% yang bervariasi antar spesies dari alga hingga manusia, menunjukkan konservasi yang kuat. Tetapi sedikit variabilitas itu menimbulkan perbedaan besar dalam fungsi antara isoform. Alpha penting dalam struktur kontraktil seperti cincin kontraktil untuk mitosis beta penting di korteks sel dan di tepi terdepan sel motil (lamellipodia dan filapodia) dan gamma penting dalam serat stres. Secara kolektif ini membentuk 10% dari massa sel dalam sel otot [menurut kelas 20% menurut Wikipedia].

Terlepas dari isoform (alfa/beta/gamma), aktin disebut G-aktin (untuk g lobular) bila merupakan monomer dan F-aktin (untuk filamen) bila merupakan polimer. Monomer aktin bersifat polar dengan ujung ‘berduri’ (+) dan ujung ‘runcing’ (-). Pada jari-jari sitoskeleton, ujung (+) menunjuk ke permukaan sel dan (-) menunjuk ke pusat sel. Ujung (-) memiliki celah pengikatan ATP, dan aktin harus mengikat ADP atau ATP untuk berpolimerisasi sama sekali, dengan kecenderungan yang jauh lebih tinggi terhadap polimerisasi ketika terikat ATP daripada ketika terikat ADP. Aktin biasanya mengikat ion juga (paling sering Mg 2+ , kadang-kadang K + atau Na + ) dan konsentrasi ion menentukan apakah pembentukan atau disosiasi filamen lebih disukai.

Pembentukan filamen dikatakan terjadi dalam tiga langkah:

  1. Nukleasi. Ini adalah langkah pembatas laju – monomer aktin memiliki afinitas terbatas untuk membentuk oligomer satu sama lain tetapi afinitas lebih tinggi untuk bergabung dengan filamen yang ada. Ini seperti bagaimana satu juta pertama Anda adalah yang paling sulit Anda dapatkan, atau bagaimana tidak ada yang mau datang ke pesta sampai mereka tahu siapa lagi yang akan ada di sana. Secara khusus, dimer aktin terdisosiasi dengan sangat mudah, tetapi begitu trimer terbentuk, ia relatif stabil dan dapat bertindak sebagai benih untuk menarik molekul G-aktin lainnya. Rupanya dibutuhkan tiga orang untuk tango.
  2. Pemanjangan. Begitu nukleasi telah terjadi, dan jika konsentrasi ion dan G-aktin mendukungnya, filamen akan memanjang dengan cepat. Monomer G-aktin lebih suka bergabung dengan ujung (+) filamen, sehingga ujungnya akan tumbuh lebih cepat, tetapi dalam banyak kondisi ujung (-) akan tumbuh juga.
  3. Stabil. Akhirnya filamen akan tumbuh ke tempat konsentrasi ambien G-aktin dan ion yang diperlukan telah cukup habis sehingga laju disosiasi monomer aktin dari filamen sama dengan laju pemanjangan. Disosiasi lebih banyak terjadi pada ujung (-) dan pemanjangan lebih banyak pada ujung (+), sehingga bahkan dalam kesetimbangan, filamen masih dinamis dan memiliki tampilan ‘treadmilling’.

Di atas adalah sedikit penyederhanaan karena nukleasi filamen dan keseimbangan antara pemanjangan dan disosiasi juga bergantung pada protein pengikat aktin. Profilin (gen: PFN1-4) adalah protein kecil yang mempromosikan pertukaran ADP untuk ATP di celah aktin: mereka mengikat ujung (+) dari G-aktin yang terikat ADP ketika ATP lebih banyak dan melepaskan ADP, memungkinkan pertukaran terjadi. Profilin juga memblokir (-) pertumbuhan akhir, sehingga semakin mempromosikan ‘treadmill’. Cofilin (gen: CFL1, CFL2, DSTN) memutar dan mengacaukan filamen, mendorong disosiasi. Timosin beta 4 (gen: TMSB4X) adalah protein kecil lain yang mengikat aktin yang terikat ATP dan secara fisik memblokir penambahan filamen di kedua ujungnya – sehingga mencegah pemanjangan filamen yang berlebihan dalam kondisi ATP yang melimpah.

Protein lain dapat sepenuhnya ‘menutup’ ujung filamen, mencegah perakitan atau pembongkaran. CapZ (gen: CAPZA1-3, CAPZB) adalah (+) end spesifik, tropomodulin (gen: TMOD1-4) adalah (-) end spesifik dan ditemukan dalam sel non-motil yang, karena tidak bergerak, ingin stabil , filamen aktin non-kontraksi yang tidak mengembang, dan gelsolin (gen: GSN) adalah (+) spesifik ujung dan memiliki kemampuan yang bergantung pada Ca 2+ untuk memutuskan filamen.

Nukleasi dipromosikan oleh ‘protein nukleasi aktin’ yang membantu menyatukan monomer. Terutama, formin (banyak gen) membantu membentuk filamen lurus panjang dan dimer Arp2/3 (gen: ARPC2 & ARPC3) membantu membentuk filamen bercabang, misalnya di lamellipodia.

Formin memiliki dua domain (disebut FH1 dan FH2 untuk homologi formin 1 & 2) yang membentuk kompleks berbentuk donat yang mendorong pemanjangan pada ujung (+). Secara khusus, FH1 kaya akan prolin, dan profilin (lihat di atas) tertarik ke domain kaya prolin. Jadi formin menggantung di ujung (+) aktin F, dan merekrut profilin yang menarik G-aktin yang terikat ATP, yang kemudian dapat ditambahkan ke filamen. Formin dengan demikian secara efektif bertindak untuk meningkatkan lokal konsentrasi G-aktin di atas ambang kritis untuk pemanjangan terjadi. Ini juga mencegah penutupan ujung (+).

Formin sendiri diatur oleh Rho G-protein. Ingat, G-protein berarti GTPase, protein yang dapat mengikat GTP dan menghidrolisisnya menjadi GDP sebagai sumber energi. Sinyal ekstraseluler tertentu dapat mengaktifkan Rho-GEF (salah satu dari sekelompok protein berbeda dengan satu domain bersama) untuk memuat Rho dengan GTP. Ketika (dan hanya jika) Rho terikat GTP, ia ‘membuka’ formulir ke dalam konfigurasi donat sehingga dapat melakukan tugasnya.

Arp di Arp2/3 adalah singkatan dari protein terkait aktin. Untuk melakukan tugasnya dalam mempromosikan percabangan filamen, diperlukan NPF (faktor pendorong nukleasi) serta WASp (protein Sindrom Wiskott-Aldrich). Ketika Arp dan WASp keduanya mengikat ke samping dari filamen (yaitu tidak di ujung (+) atau (-)), mereka memungkinkan filamen baru terbentuk di sisi itu, dengan ujung (-) mengarah ke batang filamen asli. Proses ini juga diatur oleh protein Rho, Cdc42 (gen: CDC42) yang (ketika terikat pada GTP) mengatur WASp yang pada gilirannya mengaktifkan Arp2/3.

Genus bakteri yang disebut Listeria telah menemukan cara untuk membajak sistem aktin kita untuk keuntungan mereka sendiri. Listeria memiliki protein aktinnya sendiri, ActA, yang menggunakan sel Anda sendiri’ Arp2/3 untuk merekrut monomer aktin Anda sendiri untuk membentuk ‘komet’ yang mendorongnya mengelilingi sel, seperti yang ditunjukkan dalam video ini:

Untuk mempelajari aktin, peneliti sering menggunakan:

    dari Amanita tutup kematian, yang mengikat filamen aktin (dan menstabilkannya, mencegah depolimerisasi) – itulah sebabnya mengapa itu beracun dan mengapa berguna untuk pencitraan untuk melihat dari mana aktin berasal dari spons, yang mengikat G-aktin ke mencegah pembentukan filamen, menghalangi motilitas sel dan sitokinesis dari jamur, yang menutupi ujung (+) filamen, mencegah pemanjangan
  • jaspakinolide dari bunga karang [lihat Bubb 2000] yang mempromosikan nukleasi dengan menstabilkan dimer aktin, membuatnya lebih mungkin mereka akan tetap bersama cukup lama untuk membentuk trimer pada titik mana mereka dapat mulai memanjang menjadi filamen. Dengan demikian, secara efektif menurunkan konsentrasi kritis G-aktin yang diperlukan untuk pembentukan filamen.

Tentu saja, filamen aktin itu sendiri diatur ke dalam berbagai suprastruktur. Protein pengikat silang membantu menentukan struktur apa yang akan terbentuk. Selain Arp2/3, yang seperti disebutkan sebelumnya mempromosikan percabangan, yang juga perlu diperhatikan adalah sebagai berikut:

    mengikat dua filamen yang berdekatan dengan polaritas yang sama (yaitu ‘menunjuk’ ke arah yang sama), penting untuk membentuk paku bergerigi pada filapodia. (gen: ACTN1), protein yang lebih besar, dapat mengikat dua filamen yang terpisah lebih jauh dari fimbrin. (gen: FLNA, FLNB, FLNC) adalah semacam ‘engsel’, mengikat dua filamen aktin pada sudut yang besar dan dengan demikian membantu membentuk jaring filamen aktin.
  • protein ERM (ezrin, radixin dan moesin) menghubungkan filamen aktin paralel, dengan ujung (+) semuanya mengarah ke luar ke ujung mikrovili. adalah tetramer yang terbentuk dari 2 subunit alfa (gen: SPTA1, SPTAN1) dan 2 beta (gen: SPTB, SPTBN1,2,4,5) yang menunjuk ke arah yang berlawanan. Kompleks spektrin mengikat satu filamen aktin di setiap ujungnya dan merupakan bagian penting dari pembentukan segitiga yang membentuk segi enam di korteks sel (lihat di bawah).

(terima kasih kepada pengguna Wikimedia Commons kupirijo)

Tetramer spektrin ini digambarkan dalam Inner Life of the Cell:

Sejauh ini kita telah berbicara tentang peran struktural mikrofilamen. Mereka juga memiliki peran transportasi, berfungsi sebagai semacam jalur kereta api untuk protein motor bertenaga ATP untuk bergerak. Myosin adalah protein motor utama yang beroperasi pada mikrofilamen. Ia memiliki ‘kepala’ yang keduanya mengikat aktin dan mengikat ATP, sebuah ‘leher’ yang bertindak sebagai pengungkit – panjangnya menentukan langkah di mana miosin berjalan – dan ‘ekor’ yang mengikat kargo yang akan diangkut. Ekornya sangat bervariasi, karena urutannya menentukan kargo apa yang akan diikat. Kepala harus membakar satu molekul ATP untuk setiap ‘langkah’ yang diperlukan. Myosins adalah keluarga besar protein yang datang dalam 13 kelas yang berbeda (gen dimulai dengan MYO, MYH dan MYL – H dan L adalah untuk komponen rantai berat dan ringan). Berikut adalah beberapa kelasnya:

  • Miosin kelas I memasangkan filamen aktin ke membran sel dan terlibat dalam endositosis. Mereka hanya memiliki satu ‘kepala’ yang mengikat aktin dan ATP.
  • Kelas II melakukan kontraksi otot. Mereka memiliki dua ‘kepala’ yang memungkinkan mereka untuk ‘berjalan’ dengan bergantian mengikat kepala mana.
  • Kelas V berkepala dua dan ‘berjalan’ menuju ujung (+) filamen, tetapi mereka tampaknya menghabiskan sebagian besar waktunya hanya dengan berjalan di atas treadmill: mereka tidak mengangkut vesikel dan hanya menyimpannya di perifer sel. Dalam ragi itu mengatur organel berdasarkan wilayah leher panjang dan 6 rantai ringan dan ekor. Tetapi pada hewan, mikrotubulus (topik untuk minggu depan) berhubungan dengan organisasi organel.
  • Kelas VI berkepala dua dan merupakan kelas yang dapat ‘berjalan’ menuju ujung (-), melakukan gerakan retrograde mengambil vesikel endositik lebih dalam ke dalam sel.

Orang-orang telah mempelajari gerakan miosin secara in vitro melalui uji geser filamen: ikat miosin ke sisi kaca dan kemudian tambahkan ATP dan filamen aktin berlabel fluoresensi dan lihat ke arah mana filamen pindah. Ini adalah percobaan yang mengungkapkan bahwa sebagian besar miosin (semua kecuali Kelas VI) bergerak ke arah ujung (+), yang dapat Anda lihat karena miosin mendorong ujung (-) keluar ketika miosin ditambatkan dan filamen bergerak bebas .

Ketika Anda melihat serat otot di bawah mikroskop, Anda melihat dua bagian utama: filamen tebal, yaitu miosin II, dan filamen tipis yang merupakan aktin. Ketika motor neuron menembak ke sel otot, jalur post-sinaptik memberi sinyal ke retikulum sarkoplasma (kata khusus untuk RE dalam sel otot) untuk melepaskan cadangan Ca 2+ . Myosin II bergantung pada Ca2+, jadi ketika kalsium masuk ke dalam sitosol, myosin II mulai membakar ATP untuk mencoba ‘naik’ menuju ujung (+) aktin, tetapi karena miosin II melakukan hal ini dari kedua ujungnya, ia tidak benar-benar bergerak, tetapi malah menarik filamen aktin lebih dekat. Itulah kontraksi otot pada tingkat molekuler. Ini dia dalam bentuk video:

Dan sedikit lebih diperbesar:

Motilitas sel penting untuk menemukan makanan dan menghindari mangsa pada organisme bersel tunggal, dan untuk perkembangan embrio, penutupan luka dan pengendalian infeksi/penyakit pada organisme multisel. Untuk bergerak, sel harus memiliki ‘depan’ dan ‘belakang’. Di bagian depan, filamen aktin memperpanjang sel ke depan melalui lamellipodia dan filapodia yang memanjang. Sel-sel ini juga memiliki semacam ‘bawah’ di mana protein membran seperti integrin menempel pada matriks ekstraselular (atau slide kaca, dll. di lab) relatif terhadap pergerakan yang terjadi. Pada ‘belakang’ sel, kontraksi serat miosin II / stres menarik sel menjauh dari tempat adhesi lama – sering protein adhesi putus, dengan ekor masih terikat pada permukaan adhesi lama dan kepala diendositosis ke dalam sel . Di depan dan belakang, protein adaptor (Arp2/3 dan formin masing-masing) bergabung dengan jaringan aktin ke membran plasma melalui protein G berlabuh membran: di depan, Arp2/3 mengikat protein G berlabuh membran. Sinyal ekstraseluler sering menginduksi sel untuk bergerak dengan memberi sinyal melalui protein G, terutama protein keluarga Rho termasuk Rac, Cdc42, GDI (GDP displacement/dissociation inhibitor).

bagian diskusi

Suraneni 2012 mempelajari fibroblas tikus homozigot untuk KO ARPC3, sehingga tidak memiliki kompleks Arp2/3 fungsional. Sel tidak dapat membentuk lamellipodia. Mereka masih membentuk sesuatu yang sangat mirip dengan filopodia tetapi tidak dicirikan oleh Suraneni pada tingkat molekuler. Sel-sel masih bergerak, tetapi tidak memiliki arah – mereka bergerak lebih seperti jalan acak, dan ketika gradien faktor pertumbuhan epidermal (EGF) ditambahkan, mereka bergerak lebih cepat tetapi gagal untuk naik gradien seperti yang seharusnya.

Tentang Eric Vallabh Minikel

Eric Vallabh Minikel sedang dalam pencarian seumur hidup untuk mencegah penyakit prion. Dia adalah seorang ilmuwan yang berbasis di Broad Institute of MIT dan Harvard.


Protein Pengikat Aktin dan Perakitan Filamen Aktin

Perakitan dinamis dan organisasi filamen aktin diatur oleh berbagai protein yang secara kolektif disebut protein pengikat aktin. Ini termasuk protein yang mengikat dan mengasingkan monomer aktin, protein yang menutup dan memblokir pertumbuhan atau penyusutan ujung filamen, dan protein yang memutuskan filamen. Filamen aktin dapat diatur dalam susunan paralel yang tepat dengan menggabungkan protein, atau mereka dapat dihubungkan silang ke dalam jaringan besar.

Setelah protein pengikat aktin ini membentuk pola filamen aktin, itu tidak berarti permanen. Seringkali, sebagai respons terhadap sinyal ekstraseluler, jaringan aktin diatur ulang. Salah satu target dari banyak jalur pensinyalan adalah keluarga spesifik protein pengikat GTP monomer (protein G) yang disebut sebagai protein Rho (Rho, Rac dan Cdc42), yang bila aktif dapat memicu perubahan dramatis dan cepat dalam filamen aktin melalui regulasi protein pengikat aktin yang berbeda. Ingat, G-protein aktif ketika terikat pada GTP dan tidak aktif ketika terikat pada GDP. Setelah aktivasi reseptor, pertukaran GDP untuk GTP mengaktifkan Rho G-protein. Rho-GTP akan, pada gilirannya, mengaktifkan berbagai protein pengikat aktin baik secara langsung atau melalui protein kinase. Rho-GTP akan dengan cepat menghidrolisis GTP menjadi GDP dan menjadi tidak aktif. Dengan demikian, jaringan aktin telah dikonfigurasi ulang sebagai respons terhadap sinyal ekstraseluler.


Sitoskeleton

Jika Anda menghapus semua organel dari sel, akankah membran plasma dan sitoplasma menjadi satu-satunya komponen yang tersisa? Tidak. Di dalam sitoplasma, masih akan ada ion dan molekul organik, ditambah jaringan serat protein yang membantu mempertahankan bentuk sel, mengamankan beberapa organel pada posisi tertentu, memungkinkan sitoplasma dan vesikel bergerak di dalam sel, dan memungkinkan sel dalam organisme multiseluler untuk bergerak. Secara kolektif, jaringan serat protein ini dikenal sebagai sitoskeleton. Ada tiga jenis serat dalam sitoskeleton: mikrofilamen, filamen menengah, dan mikrotubulus ([link]). Di sini, kita akan memeriksa masing-masing.

Mikrofilamen

Dari tiga jenis serat protein dalam sitoskeleton, mikrofilamen adalah yang tersempit. Mereka berfungsi dalam pergerakan seluler, memiliki diameter sekitar 7 nm, dan terbuat dari dua untaian protein globular yang saling terkait yang disebut aktin ([link]). Untuk alasan ini, mikrofilamen juga dikenal sebagai filamen aktin.

Aktin didukung oleh ATP untuk merakit bentuk filamennya, yang berfungsi sebagai jalur pergerakan protein motorik yang disebut miosin. Hal ini memungkinkan aktin untuk terlibat dalam peristiwa seluler yang membutuhkan gerakan, seperti pembelahan sel pada sel hewan dan aliran sitoplasma, yang merupakan gerakan melingkar dari sitoplasma sel dalam sel tumbuhan. Aktin dan miosin berlimpah di sel otot. Ketika filamen aktin dan miosin Anda meluncur melewati satu sama lain, otot Anda berkontraksi.

Mikrofilamen juga memberikan beberapa kekakuan dan bentuk pada sel. Mereka dapat depolimerisasi (membongkar) dan reformasi dengan cepat, sehingga memungkinkan sel untuk mengubah bentuk dan bergerak. Sel darah putih (sel penangkal infeksi tubuh Anda) memanfaatkan kemampuan ini dengan baik. Mereka dapat pindah ke tempat infeksi dan memfagosit patogen.

Untuk melihat contoh sel darah putih beraksi, tonton video selang waktu singkat dari sel yang menangkap dua bakteri. Ini menelan satu dan kemudian pindah ke yang lain.

Filamen Menengah

Filamen intermediet terbuat dari beberapa helai protein berserat yang dililitkan bersama ([link]). Unsur-unsur sitoskeleton ini mendapatkan namanya dari fakta bahwa diameternya, 8 hingga 10 nm, berada di antara mikrofilamen dan mikrotubulus.

Filamen menengah tidak memiliki peran dalam pergerakan sel. Fungsi mereka murni struktural. Mereka menanggung ketegangan, sehingga mempertahankan bentuk sel, dan menambatkan nukleus dan organel lainnya di tempatnya. [link] menunjukkan bagaimana filamen perantara membuat perancah pendukung di dalam sel.

Filamen perantara adalah kelompok elemen sitoskeleton yang paling beragam. Several types of fibrous proteins are found in the intermediate filaments. You are probably most familiar with keratin, the fibrous protein that strengthens your hair, nails, and the epidermis of the skin.

Mikrotubulus

As their name implies, microtubules are small hollow tubes. The walls of the microtubule are made of polymerized dimers of α-tubulin and β-tubulin, two globular proteins ([link]). With a diameter of about 25 nm, mikrotubulus are the widest components of the cytoskeleton. They help the cell resist compression, provide a track along which vesicles move through the cell, and pull replicated chromosomes to opposite ends of a dividing cell. Like microfilaments, microtubules can dissolve and reform quickly.

Microtubules are also the structural elements of flagella, cilia, and centrioles (the latter are the two perpendicular bodies of the centrosome). In fact, in animal cells, the centrosome is the microtubule-organizing center. In eukaryotic cells, flagella and cilia are quite different structurally from their counterparts in prokaryotes, as discussed below.

Flagella and Cilia

Untuk menyegarkan ingatan Anda, flagela (singular = flagellum) are long, hair-like structures that extend from the plasma membrane and are used to move an entire cell (for example, sperm, Euglena). When present, the cell has just one flagellum or a few flagella. Kapan bulu mata (singular = cilium) are present, however, many of them extend along the entire surface of the plasma membrane. They are short, hair-like structures that are used to move entire cells (such as paramecia) or substances along the outer surface of the cell (for example, the cilia of cells lining the Fallopian tubes that move the ovum toward the uterus, or cilia lining the cells of the respiratory tract that trap particulate matter and move it toward your nostrils.)

Despite their differences in length and number, flagella and cilia share a common structural arrangement of microtubules called a “9 + 2 array.” This is an appropriate name because a single flagellum or cilium is made of a ring of nine microtubule doublets, surrounding a single microtubule doublet in the center ([link]).

You have now completed a broad survey of the components of prokaryotic and eukaryotic cells. For a summary of cellular components in prokaryotic and eukaryotic cells, see [link].

Components of Prokaryotic and Eukaryotic Cells
Komponen Sel Fungsi Hadir di Prokariota? Hadir dalam Sel Hewan? Hadir dalam Sel Tumbuhan?
Membran plasma Separates cell from external environment controls passage of organic molecules, ions, water, oxygen, and wastes into and out of cell Ya Ya Ya
sitoplasma Provides turgor pressure to plant cells as fluid inside the central vacuole site of many metabolic reactions medium in which organelles are found Ya Ya Ya
Nukleolus Darkened area within the nucleus where ribosomal subunits are synthesized. No Ya Ya
Inti Organel sel yang menampung DNA dan mengarahkan sintesis ribosom dan protein No Ya Ya
Ribosom Sintesis protein Ya Ya Ya
Mitokondria Produksi ATP/respirasi seluler No Ya Ya
Peroksisom Oxidizes and thus breaks down fatty acids and amino acids, and detoxifies poisons No Ya Ya
Vesikel dan vakuola Penyimpanan dan transportasi fungsi pencernaan dalam sel tumbuhan No Ya Ya
Sentrosom Peran yang tidak ditentukan dalam pembelahan sel pada sel hewan Sumber mikrotubulus dalam sel hewan No Ya No
Lisosom Pencernaan makromolekul daur ulang organel usang No Ya No
Dinding sel Perlindungan, dukungan struktural dan pemeliharaan bentuk sel Yes, primarily peptidoglycan No Ya, terutama selulosa
Kloroplas Fotosintesis No No Ya
Retikulum endoplasma Memodifikasi protein dan mensintesis lipid No Ya Ya
Aparatus Golgi Memodifikasi, menyortir, menandai, mengemas, dan mendistribusikan lipid dan protein No Ya Ya
Sitoskeleton Maintains cell’s shape, secures organelles in specific positions, allows cytoplasm and vesicles to move within cell, and enables unicellular organisms to move independently Ya Ya Ya
Flagela penggerak seluler Beberapa Beberapa No, except for some plant sperm cells.
Bulu mata Pergerakan seluler, pergerakan partikel di sepanjang permukaan ekstraseluler membran plasma, dan filtrasi Beberapa Beberapa No

Ringkasan Bagian

Sitoskeleton memiliki tiga jenis elemen protein yang berbeda. From narrowest to widest, they are the microfilaments (actin filaments), intermediate filaments, and microtubules. Microfilaments are often associated with myosin. They provide rigidity and shape to the cell and facilitate cellular movements. Filamen perantara menahan tegangan dan menambatkan nukleus dan organel lain pada tempatnya. Mikrotubulus membantu sel menahan kompresi, berfungsi sebagai jalur untuk protein motorik yang menggerakkan vesikel melalui sel, dan menarik kromosom yang direplikasi ke ujung yang berlawanan dari sel yang membelah. They are also the structural element of centrioles, flagella, and cilia.

Tinjau Pertanyaan

Which of the following have the ability to disassemble and reform quickly?


Tonton videonya: Sitoskeleton - Sitologi (Agustus 2022).