Sitoskeleton: Definisi, Struktur & Fungsi (dengan Diagram)

Anda mungkin sudah mengetahui peran yang dimainkan kerangka Anda sendiri dalam hidup Anda; itu memberi struktur tubuh Anda dan membantu Anda bergerak.

Tanpa itu, Anda akan lebih seperti gumpalan manusia daripada orang yang bergerak dan berfungsi. Seperti namanya, sitoskeleton memiliki tujuan yang sangat mirip pada prokariotik dan sel eukariotik.

Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang membuat sel terlihat bulat dan mencegahnya runtuh menjadi gumpalan berlendir? Atau berapa banyak organel di dalam sel yang mengatur dan bergerak di dalam sel, atau bagaimana sel itu sendiri bergerak? Sel bergantung pada sitoskeleton untuk semua fungsi ini.

Unit struktural penting dari sitoskeleton sebenarnya adalah jaringan serat protein di sitoplasma yang memberi bentuk pada sel dan memungkinkannya melakukan fungsi penting, seperti sel gerakan.

Baca lebih lanjut tentang organel dan fungsi sel lain.

Sementara beberapa orang mungkin membayangkan sel sebagai tidak terstruktur, mikroskop kuat yang digunakan dalam biologi sel mengungkapkan bahwa sel sangat terorganisir.

Satu komponen utama sangat penting untuk mempertahankan bentuk dan tingkat organisasi ini: sitoskeleton dari sel. Filamen protein yang membentuk sitoskeleton membentuk jaringan serat melalui sel.

Jaringan ini memberikan dukungan struktural pada membran plasma, membantu menstabilkan organel pada posisi yang tepat dan memungkinkan sel untuk mengocok isinya sesuai kebutuhan. Untuk beberapa jenis sel, sitoskeleton bahkan memungkinkan sel untuk bergerak dan melakukan perjalanan menggunakan struktur khusus.

Ini terbentuk dari filamen protein bila diperlukan untuk penggerak sel.

Layanan yang disediakan sitoskeleton untuk membentuk sel sangat masuk akal. Sama seperti kerangka manusia, jaringan protein sitoskeleton menciptakan dukungan struktural yang penting untuk menjaga integritas sel dan untuk mencegahnya runtuh ke dalam tetangga.

Untuk sel dengan membran yang sangat cair, jaringan protein yang membentuk sitoskeleton sangat penting untuk menjaga isi sel di dalam sel.

Ini disebut integritas membran.

Beberapa sel yang sangat terspesialisasi juga bergantung pada sitoskeleton untuk dukungan struktural.

Untuk sel-sel ini, mempertahankan bentuk unik sel memungkinkan sel berfungsi dengan baik. Ini termasuk neuron, atau sel otak, yang memiliki badan sel bulat, lengan bercabang yang disebut dendrit, dan ekor yang memanjang.

Bentuk sel yang khas ini memungkinkan neuron untuk menangkap sinyal menggunakan lengan dendritnya dan meneruskan sinyal-sinyal itu melalui ekor aksonnya dan masuk ke dendrit yang menunggu di otak tetangga sel. Ini adalah bagaimana sel-sel otak berkomunikasi satu sama lain.

Masuk akal juga bahwa sel mendapat manfaat dari organisasi yang diberikan oleh jaringan serat protein sitoskeleton kepada mereka. Ada lebih dari 200 jenis sel dalam tubuh manusia dan total keseluruhan sekitar 30 triliun sel di setiap manusia di planet ini.

Organel di semua sel ini harus melakukan berbagai macam proses sel, seperti membangun dan menghancurkan biomolekul, melepaskan energi untuk digunakan tubuh dan melakukan sejumlah reaksi kimia yang memungkinkan kehidupan.

Agar fungsi-fungsi ini bekerja dengan baik di seluruh tingkat organisme, setiap sel membutuhkan struktur dan cara yang sama dalam melakukan sesuatu.

Untuk melakukan peran penting tersebut, sitoskeleton bergantung pada tiga jenis filamen yang berbeda:

1. Mikrotubulus
2. Filamen menengah
3. Mikrofilamen

Serat-serat ini sangat kecil sehingga sama sekali tidak terlihat oleh mata telanjang. Para ilmuwan hanya menemukannya setelah penemuan mikroskop elektron membuat bagian dalam sel terlihat.

Untuk memvisualisasikan betapa kecilnya serat protein ini, sangat membantu untuk memahami konsep nanometer, yang terkadang ditulis sebagai nm. Nanometer adalah satuan pengukuran seperti inci adalah satuan pengukuran.

Anda mungkin sudah menebak dari akar kata meter bahwa satuan nanometer termasuk dalam sistem metrik, seperti halnya sentimeter.

Para ilmuwan menggunakan nanometer untuk mengukur hal-hal yang sangat kecil, seperti atom dan gelombang cahaya.

Ini karena satu nanometer sama dengan sepersejuta meter. Artinya, jika Anda mengambil tongkat pengukur meteran, yang panjangnya kira-kira 3 kaki jika diubah menjadi Sistem pengukuran Amerika, dan memecahnya menjadi satu miliar bagian yang sama, satu bagian akan sama dengan satu nanometer.

Sekarang bayangkan Anda dapat memotong filamen protein yang membentuk sitoskeleton sel dan mengukurnya diameter melintasi wajah yang terpotong.

Setiap serat akan berukuran antara 3 dan 25 nanometer dengan diameter, tergantung pada jenis filamen. Untuk konteksnya, sehelai rambut manusia berdiameter 75.000 nanometer. Seperti yang Anda lihat, filamen yang membentuk sitoskeleton sangat kecil.

Mikrotubulus adalah yang terbesar dari tiga serat sitoskeleton, dengan diameter 20 hingga 25 nanometer. Filamen menengah adalah serat ukuran sedang sitoskeleton dan berdiameter sekitar 10 nanometer.

Filamen protein terkecil yang ditemukan di sitoskeleton adalah mikrofilamen. Serat seperti benang ini hanya berdiameter 3 hingga 6 nanometer.

Dalam istilah dunia nyata, itu sebanyak 25.000 kali lebih kecil dari diameter rambut manusia rata-rata.

•••Sains

Mikrotubulus mendapatkan namanya dari bentuk umumnya dan jenis protein yang dikandungnya. Mereka seperti tabung dan terbentuk dari unit alfa dan beta-tubulin yang berulang proteinpolimer menghubungkan bersama.

Baca lebih lanjut tentang fungsi utama mikrotubulus dalam sel.

Jika Anda melihat filamen mikrotubulus di bawah mikroskop elektron, mereka akan terlihat seperti rantai protein kecil yang dipilin menjadi kisi spiral yang rapat.

Setiap unit protein mengikat semua unit di sekitarnya, menghasilkan struktur yang sangat kuat dan sangat kaku. Faktanya, mikrotubulus adalah komponen struktural paling kaku yang dapat Anda temukan di sel hewan, yang tidak memiliki dinding sel seperti sel tumbuhan.

Tapi mikrotubulus tidak hanya kaku. Mereka juga menahan gaya kompresi dan puntiran. Kualitas ini meningkatkan kemampuan mikrotubulus untuk mempertahankan bentuk dan integritas sel, bahkan di bawah tekanan.

Mikrotubulus juga memberikan sel polaritas, yang berarti sel memiliki dua sisi atau kutub yang unik. Polaritas ini adalah bagian dari apa yang memungkinkan sel untuk mengatur komponennya, seperti organel danelle bagian lain dari sitoskeleton, karena memberikan sel cara untuk mengarahkan komponen tersebut dalam kaitannya dengan tiang.

Mikrotubulus juga mendukung pergerakan isi sel di dalam sel.

Filamen mikrotubulus membentuk trek, yang bertindak seperti rel kereta api atau jalan raya di dalam sel. Pengangkut vesikel ikuti jejak ini untuk memindahkan muatan sel di dalam sitoplasma. Jejak ini sangat penting untuk menghilangkan isi sel yang tidak diinginkan seperti protein yang salah lipat, organel tua atau rusak dan penyerbu patogen, seperti bakteri dan virus.

Pengangkut vesikel cukup mengikuti jalur mikrotubulus yang benar untuk memindahkan muatan ini ke pusat daur ulang sel, lisosom. Di sana, lisosom menyelamatkan dan menggunakan kembali beberapa bagian dan menurunkan bagian lain.

Sistem lintasan juga membantu sel memindahkan biomolekul yang baru dibangun, seperti protein dan lipid, keluar dari organel manufaktur dan ke tempat-tempat yang dibutuhkan sel untuk molekul.

Misalnya, pengangkut vesikel menggunakan jalur mikrotubulus untuk memindahkan protein membran sel dari organel ke membran sel.

Hanya beberapa sel yang dapat menggunakan penggerak sel untuk bepergian, dan yang umumnya bergantung pada struktur motil khusus yang terbuat dari serat mikrotubulus.

Sel sperma mungkin merupakan cara termudah untuk memvisualisasikan sel-sel yang bepergian ini.

Seperti yang Anda ketahui, sel sperma terlihat sedikit seperti berudu dengan ekor panjang, atau flagela, yang mereka cambuk untuk berenang ke tujuan mereka dan membuahi sel telur. Ekor sperma terbuat dari tubulin dan merupakan contoh filamen mikrotubulus yang digunakan untuk penggerak sel.

Struktur motil terkenal lainnya yang juga berperan dalam reproduksi adalah bulu mata. Struktur motil seperti rambut ini melapisi saluran tuba dan menggunakan gerakan melambai untuk memindahkan sel telur melalui saluran tuba dan masuk ke dalam rahim. Silia ini adalah serat mikrotubulus.

Filamen perantara adalah jenis serat kedua yang ditemukan di sitoskeleton. Anda dapat membayangkan ini sebagai kerangka sel yang sebenarnya karena satu-satunya peran mereka adalah dukungan struktural. Serat protein ini mengandung keratin, yang merupakan protein umum yang mungkin Anda kenali dari produk perawatan tubuh.

Protein ini membentuk rambut dan kuku manusia serta lapisan atas kulit. Ini juga merupakan protein yang membentuk tanduk, cakar, dan kuku hewan lain. Keratin sangat kuat dan berguna untuk melindungi dari kerusakan.

Peran utama filamen intermediet adalah pembentukan matriks protein struktural di bawah membran sel. Ini seperti jaring pendukung yang memberi struktur dan bentuk pada sel. Ini juga memberikan elastisitas pada sel, memungkinkannya untuk merespons secara fleksibel di bawah tekanan.

Salah satu pekerjaan penting yang dilakukan oleh filamen perantara adalah membantu menahan organel di tempat yang tepat di dalam sel. Sebagai contoh, filamen perantara menambatkan nukleus pada tempatnya yang tepat di dalam sel.

Penahan ini sangat penting untuk proses sel karena berbagai organel di dalam sel harus bekerja sama untuk melakukan fungsi sel tersebut. Dalam kasus inti, menambatkan organel penting ini ke matriks sitoskeleton berarti bahwa organel yang bergantung pada DNA instruksi dari nukleus untuk melakukan pekerjaan mereka dapat dengan mudah mengakses informasi itu menggunakan messenger dan pengangkut.

Tugas penting ini mungkin mustahil jika nukleus tidak berlabuh karena pembawa pesan dan pengangkut itu perlu berkeliling mencari melalui sitoplasma untuk nukleus yang berkeliaran!

Mikrofilamen, juga disebut filamen aktin, adalah rantai protein aktin yang dipilin menjadi batang spiral. Protein ini terkenal karena perannya dalam sel otot. Di sana, mereka bekerja dengan protein lain yang disebut miosin untuk memungkinkan kontraksi otot.

Ketika datang ke sitoskeleton, mikrofilamen bukan hanya serat terkecil. Mereka juga yang paling dinamis. Seperti semua serat sitoskeleton, mikrofilamen memberikan dukungan struktural sel. Karena sifatnya yang unik, mikrofilamen cenderung muncul di tepi sel.

Sifat dinamis dari filamen aktin berarti bahwa serat protein ini dapat mengubah panjangnya dengan cepat untuk memenuhi kebutuhan struktural sel yang berubah. Ini memungkinkan sel untuk mengubah bentuk atau ukurannya atau bahkan bentuknya proyeksi khusus yang memanjang di luar sel, seperti filopodia, lamellipodia dan mikrovili.

Anda bisa membayangkan filopodia sebagai perasa yang diproyeksikan sel untuk merasakan lingkungan di sekitarnya, menangkap isyarat kimia dan bahkan mengubah arah sel, jika bergerak. Ilmuwan juga terkadang menyebut filopodia mikrospikes.

Filopodia dapat membentuk bagian dari jenis lain dari proyeksi khusus, lamellipodia. Ini adalah struktur mirip kaki yang membantu sel bergerak dan bergerak.

Mikrovili seperti rambut-rambut kecil atau jari-jari yang digunakan oleh sel selama difusi. Bentuk proyeksi ini meningkatkan luas permukaan sehingga ada lebih banyak ruang bagi molekul untuk bergerak melintasi membran melalui proses seperti penyerapan.

Jari-jari ini juga melakukan fungsi menarik yang disebut aliran sitoplasma.

Ini terjadi ketika filamen aktin menyisir sitoplasma agar tetap bergerak. Peningkatan streaming sitoplasma difusi dan membantu memindahkan bahan yang diinginkan, seperti nutrisi, dan bahan yang tidak diinginkan, seperti limbah dan puing-puing sel, di sekitar sel.