Mikrotubulus – fungsi, struktur, peranan, pengaturan

Mikrotubulus membentuk salah satu dari tiga bagian utama sitoskeleton. Mirip dengan filamen sitoskeletal lainnya, mereka memainkan peran utama dalam organisasi struktural dan bentuk sel, tetapi mereka juga penting dalam sejumlah proses seluler lainnya, seperti pembelahan sel, motilitas sel dan transportasi intraseluler.

Mikrotubulus membentuk jaringan kutub filamen yang memanjang dari sentrosom menuju membran plasma. Organisasi ini sangat terpelihara dalam evolusi, tercermin dalam kemiripan mikrotubulus yang mencolok di hampir semua spesies.

Mikrotubulus merupakan tabung berlubang yang berdiameter sekitar 25 nm dan panjang bervariasi dari 200 nm hingga 25 μm. Mikrotubulus dibentuk oleh asosiasi lateral antara 12 dan 17 protofilamen menjadi kisi heliks reguler. Setiap protofilamen mikrotubulus terdiri dari unit berulang monomer tubulin alpha terpolimerisasi (α) dan beta (β), semuanya menunjuk ke arah yang sama. Banyak kontak dalam mikrotubulus, antara subunit tubulin dan protofilamen, memberikan kekakuan.

Pengertian mikrotubulus

Apa itu mikrotubulus? Ini adalah tabung mikroskopis berongga yang terbuat dari alfa dan beta tubulin yang merupakan bagian dari sitoskeleton sel.

Mikrotubulus adalah struktur seluler berbentuk silinder yang melakukan fungsi mendasar yang terkait dengan dukungan, mobilitas sel, dan pembelahan sel. Filamen ini ada di dalam sel eukariotik.

Mikrotubulus berlubang dan diameter internal mereka berada di urutan 25 nm, sedangkan yang eksternal 25 nm. Panjangnya bervariasi antara 200 nm dan 25 μm. Mereka adalah struktur yang cukup dinamis, dengan polaritas yang ditentukan, mampu tumbuh dan memendek.

Mikrotubulus meluas ke seluruh sel sehingga memberikannya bentuk yang tepat dan menjaga organel tetap di tempatnya. Mereka adalah struktur terbesar di sitoskeleton dan sekitar 24nm tebal. Mikrotubulus memfasilitasi pergerakan sel, pembelahan sel, dan transportasi bahan di dalam sel. Mereka juga terlibat dalam pembelahan kromosom selama proses mitosis dan pergerakan.

Mikrotubulus adalah salah satu elemen struktural paling kaku yang ditemukan dalam sel hewan. Meskipun demikian, mereka sering bengkok oleh kekuatan internal yang kuat dari sitoskeleton dan menunjukkan ketahanan terhadap gaya geser dan putar.

Ketahanan mikrotubulus ini dikaitkan dengan arsitektur protofilamen, dengan mekanik internal memberikan kelonggaran terhadap kekuatan yang berpotensi membahayakan. Sebagai contoh protofilamen telah ditunjukkan untuk bergeser satu sama lain ketika kekuatan termal diterapkan pada mikrotubulus dan dapat memutar sepanjang sumbu mikrotubulus untuk memberikan kendur untuk ikatan antar-protofilamen yang diregangkan.

Struktur mikrotubulus

Mikrotubulus disusun dalam bentuk pusat pengorganisasian mikrotubulus. Mereka adalah struktur yang ditemukan dalam sel eukariotik. Selama interfase, sebagian besar sel hewan terdiri dari pusat pengorganisasian mikrotubulus. Beberapa protein terikat pada mikrotubulus yaitu dynein dan kinesin.

Mikrotubulus terdiri dari molekul yang bersifat protein. Mereka terbentuk dari protein yang disebut tubulin. 1. Blok pembangun mikrotubulus adalah monomer tubulin alfa (α) dan beta (β), yang berkumpul sebagai heterodimer. 2. heterodimer tubulin ini kemudian membentuk protofilamen linier. 3. Protofilamen berkumpul menjadi silinder berongga untuk membentuk mikrotubulus. Motor protein kinesin dan dinein mengangkut vesikel, organel, dan zat sepanjang mikrotubulus.

Mikrotubulus terbuat dari subunit yang disebut tubulin. Setiap tubulin terbuat dari alfa dan beta-tubulin yang saling menempel. Ini, tubulin adalah heterodimer.

Mikrotubulus memainkan peran penting dalam semua sel eukariotik. Sel-sel ini melepaskan tubulin protein dengan cara normal yang melibatkan transkripsi kode gen untuk tubulin yang menghasilkan RNA dan diikuti oleh transkripsi mRNA untuk menghasilkan protein. Lumen adalah ruang dalam silinder berongga mikrotubulus.

Tubulin adalah dimer, dua komponennya adalah α-tubulin dan β-tubulin. Silinder berongga terdiri dari tiga belas rantai dimer ini.

Ujung-ujung mikrotubulus tidak sama. Artinya, ada polaritas filamen. Satu ujung dikenal sebagai lebih banyak (+) dan yang lainnya lebih sedikit (-).

Mikrotubulus bukan struktur statis, filamen dapat mengubah ukuran dengan cepat. Proses pertumbuhan atau pemendekan ini terjadi terutama pada kondisi ekstrem; Proses ini disebut perakitan mandiri. Dinamika mikrotubulus memungkinkan sel hewan mengubah bentuknya.

Ada beberapa pengecualian. Polaritas ini tidak jelas dalam mikrotubulus di dalam dendrit, di dalam neuron.

Mikrotubulus tidak terdistribusi secara homogen dalam semua bentuk sel. Lokasinya tergantung pada jenis sel dan keadaannya. Sebagai contoh, pada beberapa parasit protozoa, mikrotubulus membentuk pelindung.

Demikian juga, ketika sel berada di interfase, filamen ini tersebar di sitoplasma. Ketika sel mulai membelah, mikrotubulus mulai menata dalam gelendong mitosis.

Fungsi mikrotubulus

Ada 4 fungsi utama mikrotubulus:

  • Untuk membentuk kerangka kerja arsitektur yang menetapkan polaritas keseluruhan sel dengan memengaruhi organisasi nukleus, organel, dan komponen sitoskeleton lainnya.
  • Untuk membentuk aparatus gelendong dan memastikan pemisahan kromosom yang digandakan menjadi sel anak selama pembelahan sel (mis. sitokinesis). Aparatus gelendong juga mengatur rakitan dan lokasi cincin kontraktil yang kaya aktin yang mencubit dan memisahkan dua sel anak.
  • Untuk membentuk jaringan transportasi internal untuk perdagangan vesikel yang mengandung bahan-bahan penting ke seluruh sel. Perdagangan ini dimediasi oleh protein terkait mikrotubulus (MAP) dengan aktivitas protein motorik seperti kinesin dan dinein.
  • Untuk membentuk inti internal yang kaku yang digunakan oleh protein motor terkait mikrotubulus untuk menghasilkan kekuatan dan gerakan dalam struktur motil seperti silia dan flagela. Inti dari mikrotubulus dalam kerucut pertumbuhan saraf dan akson juga memberikan stabilitas dan mendorong navigasi dan panduan saraf.

1- Gerakan Sel

Mikrotubulus memberi struktur pada silia dan flagela. Mikrotubulus juga memfasilitasi kontraksi dan perluasan sel yang membantu mereka bergerak dari satu tempat ke tempat lain.

Mikrotubulus memiliki peran mendasar dalam fungsi motorik. Mikrotubulus berfungsi sebagai semacam petunjuk bagi protein terkait gerakan untuk bergerak. Demikian pula, mikrotubulus adalah jalan raya dan protein adalah mobil.

Secara khusus, kinesin dan dynein adalah protein yang ditemukan di sitoplasma. Protein ini mengikat mikrotubulus untuk melakukan gerakan dan memungkinkan mobilisasi bahan di seluruh ruang sel.

Mereka mengangkut vesikel dan bergerak jarak jauh melalui mikrotubulus. Mereka juga dapat mengangkut barang dagangan yang tidak ditemukan di vesikel.

Protein motor memiliki semacam lengan, dan melalui perubahan bentuk molekul-molekul ini, gerakan dapat dilakukan. Proses ini tergantung ATP.

2- Pembelahan sel

Mikrotubulus memainkan peran utama dalam membentuk gelendong mitosis. Spindle mitosis ini mengatur dan memisahkan kromosom selama pembelahan sel.

Mengenai pembelahan sel, mereka sangat penting untuk distribusi kromosom yang memadai dan adil. Mikrotubulus berkumpul dan membentuk spindel mitosis.

Ketika inti membelah, mikrotubulus mengangkut dan memisahkan kromosom ke inti baru.

3- Transpor Sel

Mikrotubulus membantu pergerakan organel di dalam sitoplasma sel. Mereka juga membantu berbagai area sel untuk berkomunikasi satu sama lain.

4- Sitoskeleton

Sitoskeleton terdiri dari serangkaian filamen, termasuk mikrotubulus, filamen menengah, dan mikrofilamen. Seperti namanya, sitoskeleton bertugas mendukung sel, motilitas dan regulasi.

Mikrotubulus berhubungan dengan protein khusus (MAP, protein terkait mikrotubulus) untuk memenuhi fungsinya.

Sitoskeleton sangat penting dalam sel hewan, karena mereka tidak memiliki dinding sel.

5- Silia dan flagela

Mikrotubulus terkait dengan struktur seluler yang memungkinkan pergerakan: silia dan flagela.

Pelengkap ini berbentuk seperti cambuk ramping dan memungkinkan sel bergerak di sekitar lingkungannya. Mikrotubulus mendorong perakitan ekstensi sel ini.

Silia dan flagela memiliki struktur yang identik; Namun, silia lebih pendek (10 hingga 25 mikron) dan biasanya bekerja bersama. Untuk gerakan, gaya yang diberikan sejajar dengan membran. Silia bertindak sebagai “dayung” yang mendorong sel.

Sebaliknya, flagela lebih panjang (50 hingga 70 mikron) dan sel umumnya memiliki satu atau dua. Gaya yang diterapkan tegak lurus terhadap membran.

Pandangan melintang dari pelengkap ini menunjukkan pengaturan 9 + 2. Nomenklatur ini mengacu pada keberadaan 9 pasang mikrotubulus yang menyatu yang mengelilingi pasangan sentral yang tidak berfusi.

Fungsi motorik adalah produk dari aksi protein khusus; dynein adalah salah satunya. Berkat ATP, protein dapat mengubah bentuknya dan memungkinkan gerakan.

Ratusan organisme menggunakan struktur ini untuk bergerak. Silia dan flagela hadir dalam organisme bersel tunggal, sperma, dan hewan multiseluler kecil, antara lain. Tubuh basal adalah organel seluler tempat asal silia dan flagela.

6- Sentriol

Sentriol sangat mirip dengan badan basal. Organel ini merupakan karakteristik sel eukariotik, kecuali sel tumbuhan dan protista tertentu.

Struktur ini memiliki bentuk laras. Diameternya 150 nm dan panjangnya 300-500 nm. Mikrotubulus dalam sentriol disusun menjadi tiga filamen yang menyatu.

Sentriol terletak dalam struktur yang disebut sentrosom. Setiap sentrosom terdiri dari dua sentriol dan matriks kaya protein yang disebut matriks perisentriolar. Dalam pengaturan ini, sentriol mengatur mikrotubulus.

Fungsi pasti dari sentriol dan pembelahan sel belum diketahui secara rinci. Dalam percobaan tertentu, sentriol telah dihilangkan dan sel ini mampu membelah tanpa ketidaknyamanan besar. Sentriol bertugas membentuk gelendong mitosis: di sini kromosom bersatu.

7- Tumbuhan

Pada tumbuhan, mikrotubulus memiliki peran tambahan dalam pengaturan dinding sel, membantu mengatur serat selulosa. Demikian juga, mikrotubulus membantu pembelahan sel dan ekspansi dalam tumbuhan.

Organisasi Mikrotubulus Intraseluler

Dalam sitoplasma, mikrotubulus membentuk jaringan struktural. Fungsi sitoskeleton dalam mikrotubulus meliputi pemisahan kromosom, transportasi, mobilitas, dan dukungan mekanis. Ini dapat menyusut atau tumbuh untuk menghasilkan energi yang disebabkan oleh adanya protein motorik yang memungkinkan komponen seluler dan lainnya untuk dibawa bersama dengan mikrotubulus.

Pengaturan dalam mikrotubulus khusus untuk tipe sel. Sehingga akan mudah untuk memfasilitasi pengangkutan organel, vesikel, dan protein sepanjang sumbu apikal-basal sel. Mereka memainkan peran penting dalam migrasi sel juga.

Peranan Mikrotubulus dalam klinis dan obat-obatan

Sel-sel kanker ditandai oleh aktivitas mitosis tinggi; Oleh karena itu, menemukan obat yang targetnya adalah perakitan mikrotubulus akan membantu menghentikan pertumbuhan tersebut.

Ada sejumlah obat yang menyebabkan destabilisasi mikrotubulus. Colcemide, colchicine, vincristine, dan vinblastine mencegah polimerisasi mikrotubulus.

Misalnya, colchicine digunakan untuk mengobati asam urat. Sisanya digunakan dalam pengobatan tumor ganas.

Related Posts