presentasi_sitoskeleton

SITOSKELETON DAN MOTILITAS

SELRina Nugrahenny Sunardjo

Safira Permata DewiRidha Wahyuni

Dita Adit Agustian

SITOSOL

SITOSKELETON DAN MOTILITAS SEL

BERISI RIBUAN ENZIM

CAIRAN PENUH RIBOSOM

AKTIF MENSINTESIS PROTEIN

SEBAGIAN PROTEIN DI SITOSOL BERBENTUK

BENANG : FILAMENFILAMEN TERANYAM

MEMBENTUK RERANGKA/JEJALA MEMBENTUK SITOSKELETON

KERANGKA VERTEBRATA

• Sistem organ terdiri dari elemen keras, mendukung jaringan lunak tubuh

• Peran kunci dalam mediasi gerak tubuh

SEL EUKARIOTIK

• Juga mempunyai “sistem-kerangka” yang disebut SITOSKELETON

• Memiliki fungsi analog dengan kerangka vertebrata

SITOSKELETON DAN MOTILITAS SEL

SITOSKELETONTERDIRI DARI 3 STRUKTUR

FILAMEN : MIKROTUBULUS MIKROFILAMEN

FILAMEN INTERMEDIATE Bersama-sama membentuk jaringan interaktif rumit

Masing-masing merupakan sebuah POLIMER SUBUNIT PROTEIN yang

diikat dengan ikatan nonkovalen yang lemah

Untuk perakitan cepat dan pembongkaran

tergantung regulasi sel kompleks

SITOSKELETON

SITOSKELETON

MIKROTUBULUS

MIKROFILAMEN

FILAMEN INTERMEDIET

Bentuk panjang Berongga Berupa tabung tidak bercabang Tersusun dari sub unit protein TUBULIN

Bentuk padat Struktur lebih tipis Diatur dalam jaringan bercabang Tersusun dari protein AKTIN

Keras Serabut seperti tali Benang berongga Terdiri dari molekul protein FIBROSA Daya rentang sangat tinggi

GAMBARAN FUNGSI UTAMA

SITOSKELETON FUNGSI :1) Suatu

SCAFFOLD2) Kerangka

Internal, menentukan posisi organela di dalam sel

3) Sebagai jaringan dari JALUR yang mengarahkan pergerakan organela di dalam sel

4) Appartus : kekuatan sel dan meggerakkan sel untuk berpindah tempat

5) Komponen essensial pada pembelahan sel

•VIDEO_SITOSKELETON\PILIHAN\GAMBARAN FUNGSI_SITOSKELETON.FLV

SITOSKELETON

• Sitoskeleton : subjek sangat aktif dipelajari peneliti• Untuk mengembangkan teknik mencapai

pendekatan morfologi, biokimia, molekuler yang terkoordinasi

Sehingga kita tahu :Banyak macam protein penyusun sitoskeletonBagaimana subunit masing-masing akan disusun dalam

struktur serat, sebagai motor molekuler yang bergerak sepanjang filamen, menghasilkan kekuatan untuk aktifitas motil

Kualitas dinamis yang mengontrol organisasi spasial, perakitan dan pembongkaran berbagai elemn sitoskeleton

KAJIAN SITOSKELETON

Penggunaan Pencitraan Fluoresen pada Sel

Hidup Penggunaan Sigle-Molecule Assays in

Vitro dan in Vivo Penggunaan Teknik Pencitraan

Fluoresensi untuk Memantau Dinamika Sitoskeleton

PENDEKATAN DALAM MEMPELAJARI

SITOSKELETON

• 1950 dan 1960-an : konsep sel eukariotik mengandung “jaringan” dari unsur sitoskeleton

• Namun mikroskop elektron hanya mampu menghasilkan gambar statis : gagal memberi wawasan dalam struktur dinamis dan fungsi berbagai komponen sitoskeleton

• Apresiasi terhadap karakter dinamis sitoskeleton meningkat karena revolusi mikroskop cahaya : MIKROSKOP FLUORESCENSI

KAJIAN SITOSKELETONPENCITRAAN FLUORESCEN

PADA SEL HIDUP

• Protein fluoresen berlabel disintesis dalam sel sebagai sebuah protein fusi yang mengandung GFP (green fluorescence protein)

• Sub unit protein dari sitoskeletal (tubulin atau keratin yang dimurnikan) dilabeli fluoresen secara in vitro dengan ikatan kovalen dengan pewarna fluoresen

• Sub unit berlabel kemudian di”mikroinjeksi”kan ke dalam sel hidup sehingga bergabung dalam bentuk polimer protein (seperti mikrotubulus atau filamen intermediet)

• Perilaku dinamis struktur berpendar diikuti : menunjukkan perubahan panjang mikrotubulus pada tepi permukaan sel yang diinjeksi

KAJIAN SITOSKELETONA. PENCITRAAN FLUORESCEN

PADA SEL HIDUP


PADA SEL HIDUPPerubahan dinamis panjang mikrotubulus : pada sel epithel disuntuk sedikit tubulin yang terikat kovalen dengan Fluoresen Rhodamin.

• Mengungkap lokasi protein

dengan konsentrasi sangat

rendah di dalam sel• Mengungkapkan fungsi

dari protein target

Dengan antibodi yang diberi label

Fluoresen yang berafinitas tinggi

terhadap protein yang dicari


PADA SEL HIDUP

Sel alga yang diwarnai dengan Fluoresen Antibodi (kuning-hijau) yang diarahkan untuk PROTEIN CENTRIN : dilokalisasi

sebagai struktur serupa akar pada dasar flagella

Penggunaan kamera video modern yang mempunyai kontras luar biasa untuk menangkap gambar digital yang kemudian diproses dengan komputerisasi.

Untuk fitur yang tidak dapat diamati dengan mikroskop cahaya :

Mikrotubulus 25-nmVesikel membran 40-nm

KAJIAN SITOSKELETONB. SINGEL-MOLEKUL TES

SECARA IN VITRO-IN VIVO Mikroskop Video Resolusi Tinggi : untuk mendeteksi aktifitas satu molekul protein yang bertindak sebagai motor molekul

Dengan menggabungkan mikroskop fluoresen dengan teknik pencitraan khusus : mampu memvisualisasikan secara langsung pergerakan “individu” molekul motor secara in vitro dan in vivo

A. Mengikuti gerakan protein motor dari mikrotubulus : KINESIN

Kinesin bergerak sepanjang mikrotubulus

Kecepatan rata-rata : 0,77µm/detik

B. Mengukur sifat mekanik dari elemen sitoskeleton

VIDEO_SITOSKELETON\KINESIN_WALKING_videoplayback_4.FLV

KAJIAN SITOSKELETONB. SINGEL-MOLEKUL TES

SECARA IN VITRO-IN VIVOUji secara in vitro :• Gen motor kinesin difusikan dgn

GFP• Gen terfusi dimasukkan ke sel

kultur• Dibiarkan memproduksi kinesin

berlabel fluoresen (hijau)• Lalu dimurnikan• Mikrotubulus diberi label fluoresen

merah• Keduanya digabung : peneliti

dapat mengikuti gerakan “individu” molekul kinesin GFP-label sepanjang 1 mikrotubulus tunggal

DINAMIKA SITOSKELETON : Dalam sel hidup :

mikrotubulus dan mikrofilamen merupakan sistem polimer yang sangat dinamis (selalu berubah)

Secara kontinu beberapa jenis dibangun kembali : bagian lama ditukar yang baru, atau yang seluruhnya rusak dibangun kembali

KAJIAN SITOSKELETONC. TEKNIK PENCITRAAN FLUORESEN

UNTUK MEMANTAU DINAMIKA SITOSKELETON

• Sifat dinamis diatur dengan ketat oleh sel

• Dan dapat berubah dari satu tempat ke tempat lain dalam sitoplasma selama siklus sel

• Pemantauan perubahan : perlu teknik yang dapat mengukur dinamika polimer

• Berbentuk tabung, relatif kaku

• Ada pada setiap sel eukariotik

• Diameter luar 25nm, ketebalan dinding sekitar 4 nm

• Dapat memperpanjang di seluruh panjang dan luasnya sel

• Dinding : terdiri dari PROTEIN GLOBULER diatur dalam baris membujur (longitudinal) disebut PROTOFILAMENT

MIKROTUBULUSSTRUKTUR DAN KOMPOSISI

• Potongan melintang mikrotubulus : terdiri dari 13 protofilament sejajar berdampingan dalam suatu pola melingkar di dalam dinding

• Interaksi nonkovalen antar protofilamen yang berdekatan : berperan dalam memelihara struktur mikrotubulus

SETIAP PROTOFILAMEN :

Dirangkai dari blok bangunan dimer yang terdiri dari subunit satu α-tubulin dan satu β-tubulin

Dimer-dimer tubulin diatur dalam susunan linear sepanjang protofilamen masing-masing

Setiap unit perakitan berisi 2 komponen nonidentik: heterodimer

MIKROTUBULUSSTRUKTUR DAN KOMPOSISI

• Sehingga protofilamen asimetris terhadap α-tubulin pada satu ujung dan β-tubulin pada ujung yang lain

• Semua protofilamen : poaritas sama

• Ujung mikrotubulus : PLUS END diakhiri deretan sub unit β-tubulin

• Ujung berlawanan : MINUS END diakhiri deretan sub unit α-tubulin

STRUKTUR DAN KOMPOSISI

• Dibuat dari jaringan hidup yang berisi tambahan protein

• MAPs terdiri dari koleksi protein heterogen

• MAPs memiliki satu domain melekat pada sisi mikrotubulus dan domain lain terbentang keluar sebagai benang di permukaan mikrotubulus

• MAPs : sebagai jembatan menyilang yang menghubungkan mikrotubulus satu sama lain

MIKROTUBULUSMIKROTUBULUS-ASSOSIATED PROTEIN

(MAPs)MAPs :• Menjaga

keselarasan mikrotubulus

• Meningkatkan stabilitas mikrotubulus

• Meningkatkan perakitan mikrotubulus

• Kegiatan mikrotubulus mengikat MAPs dikendalikan : penambahan dan pemindahan kelompok fosfat dari residu asam amino tertentu

• Fosforilasi tinggi dari satu MAPs tertentu (disebut TAU) : gangguan neurodegenerativ fatal termasuk Alzheimer, demensia FTDP-17

MIKROTUBULUSMIKROTUBULUS-ASSOSIATED PROTEIN

(MAPs)

• Cukup kaku untuk menahan gaya yang menekan dan meneku serat

• Memberi dukungan mekanik seperti balok baja utama pada gedung

• Mikrotubulus sitoplasmik : menentukan bentuk sel

• Sebagai elemen kerangka berperan dalam proses seluler yang memanjang : silis, flagel, akson saraf

MIKROTUBULUSMIKROTUBULUS SEBAGAI STRUKTUR PENDUKUNG DAN PENYELENGGARA

• Dalam sel tumbuhan :menjaga bentuk selmelalui pengaruh dalam pembentukan dinding sel

• Selama interfase tepat di bawah membran plasma membentuk zona kortikal : mempengaruhi gerakan enzim pensintesis selulosa. Mikrofibril selulosa dinding sel dirakit dengan arah sejajar dengan mikrotubulus korteks

AXONL TRANSPORT• Axon neuron motorik

dapat terbentang dari sumsum tulang belakang sampai ke ujung jari tangan/kaki

• Neurotansmiter terbungkus dalam vesikel membran RE dan kompleks golgi ditransport menyusuri sepanjang akson

• Transport juga terjadi pada : muatan terikat non-membran : RNA-ribosom, elemen sitoskeletal

MIKROTUBULUSMIKROTUBULUS SEBAGAI AGEN MOTILITAS

SEL• Kecepatan gerak bahan

berbeda-beda : tercepat 5 µm/detik

• Struktur dan material bergerak dari sel tubuh menuju ke terminal sebuah akson : ARAH ANTEROGRADE

• Struktur lain (termasuk vesikel endosisitik) yang terbentuk di terminal akson dan membawa faktor regulasi dari sel target bergerak ke arah sebaliknya : ARAH RETROGRADE

• Cacat dalam transportasi baik anterograde maupun retrograde : dikaitkan dengan penyakit meurologis

• Akson yang dipenuhi struktur sitoskeletal (mikrofilamen, filamen intermediet, mikrotubulus) saling terhubung dengan berbagai cara

• Gambar : organisasi mikrotubulus dan filamen intermediet (neurofilamen) dalam akson

• Vesikel berisi bahan yang ditransport melekat pada mikrotubulus diikat oleh PROTEIN : termasuk protein motor (KINESIN dan DYNEIN)


SEL

MIKROTUBULUSPROTEIN MOTOR YANG MELINTANG

SITOSKELETON MIKROTUBULER• Protein motor dari sel

mengkonversi energi kimia (ATP) menjadi energi mekanik, untuk menghasilkan tenaga yang dapat memindahkan kargo seluler yang melekat pada protein motor

PROTEIN MOTOR :• KINESIN• DYNEIN• MYOSIN

• Kinesin dan Dynein bergerak sepanjang mikrotubulus, sedang Myosin bergerak bersama mikrofilamen

• Pada filamen intermediet tidak ada protein motor

• Protein motor bergerak secara tidak langsung sepanjang jalur sitoskeletal dengan cara bertahap

• Seiring pergerakan, protein motor mengalami perubahan formasi : merupakan langkah siklus kimia


SEL• Langkhah siklus

kimia: Pengikatan molekul

ATP untuk protein motor

Hidrolisis ATP Pelepasan produk

(ADP dan Pi) dari protein motor

Pengikatan molekul ATP baru

A. KINESIN 1985, Ronald Vale n

friends mengisolasi protein motor dari sitoplasma akson cumi-cumi raksasa yang digunakan sebagai jalur mikrotubulusnya

Menamakan PROTEIN KINESIN

Bangun tetramer : 2 rantai dengan berat identik, 2 rantai ringan identik


SEL: PROTEIN MOTOR• Bagian kinesis : Sepasang kepala

bulat : mengikat mikrotubulus dan sebagai ATP-hidrolisis

Kepala terhubung ke leher

Tangkai seperti batang

Ekor berbentuk kipas yang mengikat kargo yang diangkut

DYNEIN SITOPLASMA 1963 : protein motor yang

terikat pada mikrotubulus merupakan protein yang bertanggung jawab untuk pergerakan silia dan flagela

Dinamakan PROTEIN DYNEIN

Hanya terdapat pada sel hewan dan masih kontroversi megapa tidak ada pada sel tumbuhan

Merupakan protein ukuran besar terdiri : 2 rantai berat, identik dan beberapa rantai menengah dan ringan


SEL: PROTEIN MOTOR Setiap rantai berat : terdiri dari kepala globuler besar dengan tangkai, kepala bertindak sebagai mesin penghasil tenaga

Setiap ujung tangkai berisi tempat di mana semua mikrotubulus terikat

Dynein sitoplasma bergerak secara berarak sepanjang mikrotubulus menuju polimer minus end (berlawanan dgn kinesin)


SEL: PROTEIN MOTOR

Pusat Pengorganisasian Mikrotubulus

Fungsi : mengendalikan jumlah mikrotubulus, polaritas, jumlah protofilamen yang membentuk dinding, waktu dan lokasi pembentukan mikrotubulus.

Pusat pengorganisasian mikrotubulus : Sentrosom Badan basal

SENTROSOMStruktur Sentrosom Terdiri dari dua buah sentriol yang

dikelilingi oleh perisentriolar amorf (PCM)

Berbentuk silinder, dengan panjang 0,2 µm dan diameter dua kali panjangnya.

Terdiri dari 9 piringan fibril (masing-masing terdiri dari mikrotubulus A, B, dan C)

Mikrotubulus A adalah mikrotubulus yang paling lengkap dan akan berhubungan dengan pusat sentriol dengan jari-jari radial sebagai penghubung

Tiga buah mikrotubulus akan bersusun membentuk seperti roda

Gambar : Struktur Sentrosom

Peran Sentrosom dalam Proses Inisiasi dan Organisasi Mikrotubulus

Depolimerisasi dengan inkubasi sel-sel solsemid Mikrotubulus kemudian dibentuk dan

selanjutnya dihilangkan zat kimianya sehingga sel akan memperbaiki dirinya sendiri dalam satu interval tertentu

Ditambahkan antibodi antitubulin pada sel Muncul satu atau dua titik terang pada

sitoplasma 15-30 menit sejumlah filamen muncul Sel tersebut dipotong selanjutnya diamati

dibawah mikroskop elektron Pembentukan mikrotubulus dalam pada sentrosom.

Lanjutan..... Hasil dari percobaan yang dilakukan :

Mikrotubulus tidak benar-benar berada dalam sentriol dan berhubungan dengan sentriol tetapi memblok PCM yang terdapat pada pinggiran sentrosom.

PCM yang memulai pembentukan mikrotubulus. Sentrosom berperan dalam penyedia PCM selama

perakitan sentrosom dan duplikasi sentrosom. Polaritas mikrotubulus selalu sama, ujung negatif

akan berasosiasi dengan sentrosom. Pertumbuhan mikrotubulus akan menghasilkan

protein spesifik dan membantu mikrotubulus untuk mendekat dengan organel target. Contoh : sisterna golgi dan kromosom

BADAN BASAL Tepat terbentuknya Silia atau Flagela Terletak di bagian basal dari Silia atau

Flagela itu sendiri Tubuh basal identik dengan struktur

sentriol (memiliki tubulus A dan tubulus B) Tubuh basal dan sentriol dapat berasosiasi

Gambar : Badan Basal (Skmatik dan Elektron Mikrograf)

Pembentukan Mikrotubulus Nukleasi Mikrotubulus

Ujung negatif berhubungan dengan PCM sentrosom

Percobaan in vitro γ-tubulin berkumpul

Percobaan lainnya kesatuan heliks subunit γ-tubulin terbuka membentuk cincin

Αβ-tubulin berikatan dengan γ-tubulin. Hanya α-tubulin heterodimer yang dapat berikatan dengan cincin γ-tubulin

Untuk membentuk satu putaran heliks, dibutuhkan 13 molekul dimer Oligomer tubulin

Lanjutan ..... Pemanjangan mikrotubulus

Oligomer-oligomer akan menempel banyak oligomer tersusun memanjang sumbu silindris atau berbentuk seperti tabung Protofilamen

Beberapa protofilamen akan bergabung sehingga membentuk mikrotubulus

Sifat Dinamis pada Mikrotubulus

Sifat dinamis mikrotubulus Kemampuan untuk membentuk atau membongkar mikrotubukus.

Kestabilan mikrotubulus dikarenakan adanya ikatan dengan Mikrotubule Associated Protein (MAPs).

Gelendong pembelahan dan sitoskleton Sangat labil Sensitif terhadap pembongkaran

Silia dan Flagela Stabil Faktor yang mempengaruhi pembongkaran

mikrotubulus : Suhu dingin, tekanan hidrostatik, Jembatan Konsentrasi Ca2+, bahan kimia (kolkisin, vinblastin, vinkristin, nokodazol, podofilotoksin)

Karakter dinamis pada mikrotubulus dapat dijelaskan melalui sel tumbuhan :

Lanjutan.....

Weisenberg (1972) : • Mikrotubulus dapat dibongkar dan dirakit berulang kali hanya dengan menurunkan dan meningkatkan suhu inkubasi.• Pada kondisi in vitro, penambahan MAPs atau ptongan- potongan mikrotubulus atau struktur yang mengandung mikrotubulus yang berfungsi sebagai cetakan untuk penambahan garis subunit

Lanjutan.... Tahun 1984 : Tomoty

Mitchison dan Marc Kirschner ketidakstabilan dinamis pada mikrotubulus.

Ketidakstabilan dinamis : Mikrotubulus dapat

mengalami tahap pertumbuhan dan penyusutan pada wilayah yang sama dalam sel

Mikrotubulus tertentu dapat mengalami tahapan pertumbuhan dan penyusutan bolak-balik secara tidak terduga

Ketidakstabilan dinamis pada mikrotubulus memungkinkan sel untuk : Menyediakan mekanisme bagi ujung positif

pada mikrotubulus untuk menjelajahi sel dengan cepat.

Membangun jaringan sitoskletal yang rumit (protofilamen).

Menanggapi dengan cepat disaat mikrotubulus harus diperbaharui dari sitoskleton mikrotubular, contohnya perbaikan terjadi pada pembelahan mitosis saat sitoskleton mikrotubulus dibongkar dan di bentuk kembali menjadi gelendong pembelahan.

Silia dan Flagela Struktur Silia dan Flagela

Alat gerak pada berbagai sel eukariota (prokariota flagela lebih sederhana dan tidak ada hubungan evolusi dengan eukariota)

Silia dan flagela memiliki struktur yang sama Berbentuk seperti rambut Dihasilkan oleh tubuh basal Silia cenderung dalam jumlah yang banyak pada

permukaan sel, flagela jumlahnya 1 atau 2 Cara kerja silia : gerak seperti dayung, tegak lurus

terhadap permukaan; Flagela : seperti gelombang Kerja silia terorganisasi; flagela : diatur oleh

konsentrasi zat.

Struktur Silia dan Flagela Inti : Axonome

Berisi mikrotubulus yang bergerak longitudinal.

Terdiri dari 9 perifer doubletmikrotulus dan sepasang mikrotubulus tunggal di pusat.

Setiap doublet perifer terdiri dari satu mikrotubulus A lengkap dan satu mikrotubulus B yang tdak lengkap. Memiliki lengan yang mengarah keluar dan kedalam.

Terdapat selubung pusat yang menutupi sepasang mikrotubulus yang terletak di pusat.

Antara doublet perifer dan sepasang tubulus di pusat dihubungkan dengan jari-jari lateral

Satu doublet dan doublet lainnya terhubung oleh jembatan interdoublet

Gambar : Skematik Axonome

Gambar : Skematik Axonome Pandang Longitudinal

Pembentukan Silia atau Flagela

SILIA dan FLAGELA

BADAN BASAL(Struktur Mirip

Sentriol)

Memiliki Tubulus A

dan Tubulus B

Tubulus Melakukan

Pemanjangan

Membentuk Doublet

Silia/Flagela

Poses ini akan terjadi apabila silia atau flagela tersebut dipotong dari permukaan sel hidup. Pertumbuhan silia/flagela ini terjadi pada ujung positif mikrotubulus

Transportasi Interflagellar Penelitian tahun 1993 pergerakan partikel

di ruang antara perifer doublet dan membran plasmanya Penelitian lanjutan : terdapat proses Transportasi Intreflagellar (IFT)

IFT : Bertanggung jawab merakit dan mempertahankan

silia/flagela. Tergantung dengan aktivitas ujung positif dan

ujung negatif yang mengendalikan pergerakan mikrotubulus. Kinesin II dan protein axonemal daur ulang diangkut menuju sepanjang tubuh basal melalui mekanisme sitoplasma dynein.

Pensinyalan molekul Sindrom Bardet-Biedel, jumlah digit yang tidak normal

Lengan Dynein Penelitian tahun 1960 oleh Ian Gibbons menjelaskan

hubungan struktur lengan dengan fungsi sistem biologi dan cara pengungkapannya melalui analisis eksperimental mengisolasi protein yang mengkonversi ATP menjadi energi mekanik silia

Axonome dilarutkan

pada larutan EDTA

Lengan tersebut adalah protein

berukuran besar

Tubulus pusat hilang, beberapa

lengan luar menjadi

supernatan

Lengan Dynein

Supernatan dapat

menghidolisis ATP

Axonome tidak dapat

menghidrolisis ATP

Axonome diteliti melalui

TEM

Lengan Dynein : Tiga rantai berat

(batang panjang, kepala bulat, tangkai)

Rantai menengah Rantai terang

Axonome dalam larutan

+ Larutan protein + Mg2

Diamati pada TEM

Lengan kembali ke Tubulus A Axonome

Lengan Dynein menghasilkan energi bagi Silia dan Flagela

untuk bergerak

Lengan Dynein setara dengan dynein ATPase

Gambar : Lengan Dynein

Gambar : Rantai Berat

Mekanisme Pergerakan Silia dan Flagela

Gambar : Skematik pergerakan Silia atau Flagela

1. Batang masing-masing molekul dynein erat mengikat tubulus A

2. Kepala bulat dan batang mengarah pada tubulus B pada doublet berikutnya

3. Dua doublet berdekatan jembatan nexin membatasi gerakan menjauh dari dua doublet

Lengan dynein pada satu bagian aktif dan bagian lainnya tidak aktif doublet sisi dalam akan membengkok

Peluncuran salah satu axonome mengakibatkan terjadinya peluncuran axonome lainnya, sehingga di salah satu bagian silia yang mengejang kemudian membelok dan diikuti dengan bagian yang lainnya.

Gambar : Mekanisme Pergeseran Mikrotubulus pada Silia/Flagela

FILAMEN INTERMEDIET Tidak bercabang, diameter 10-12 nm. Hanya ada pada sel hewan Sifat : Kuat, fleksibel, memberikan

perlindungan pada tekanan fisik (contoh : neuron, sel otot, epitel pada rongga tubuh)

Dikodekan oleh 70 gen yang berbeda. Terdiri dari lima kelas utama

berdasarkan jenis sel, letak ditemukan, susunan biokimia, genetika, dan kriteria kekebalannya

Memiliki interkoneksi dengan filamen sitoskletal Plektin (protein dimerik panjang) Mengaitkan satu sisi pada filamen

intermediet dan sisi lainnya pada filamen intermediet/mikrofilamen/mikrotubulus, tergantung dengan bentuk molekul plektin.

Gambar : Plektin

Tipe Filamen Intermediet

Tabel : Tipe Filamen dan distribusinya

Perakitan dan Pembongkaran Filamen Intermediet

Monomer dengan dua ujung. Ujung N dan ujung C yang saling berlawanan Antiparalel tidak memiliki polaritas

8 tetramer begabung filamen panjang, ukuran 60 nm

Melakukan Elongasi Antiparalel tidak memiliki polaritas (beda filamen intermediet dengan unsur sitoskletal lainnya)

Tidak membutuhkan ATP atau GTP

Pembongkaran fosfolirasi dan defosfolirasi subunit

Gambar : Model perakitan Filamen Intermediet

MIKROFILAMEN

Memiliki diameter 8 nm Tersusun atas protein aktin yaitu protein

globular, dalam bentuk monomer disebut aktin G dan dalam bentuk filamen disebut aktin F

Bersifat fleksibel Berperan untuk motilitas, perubahan bentuk sel dan sitokinesis

Gambar 9.44 Struktur mikrofilamen.(a). Sebuah model filament aktin. Subunit aktin ditandai dengan tiga warna untuk mempermudah membedakan. Subdomain disalah satu subunit aktin diberi lebel 1,2,3 dan 4 dan ATP mengikat masing-masing sub unit. Filamen aktin memiliki polaritas yang disebut bagian positif diujung dan negatif dibagian akhir. Celah (alam subunit merah atas) merupakan ujung negatif (-) akhir filament.(b). Mikrograf replika dari filament aktin dengan struktur helix ganda. (Karp, 2010: 351)

PEMBENTUKAN MIKROFILAMEN

Sebelum membentuk filamen, monomer aktin mengikat molekul ATP. ATP terikat dengan monomer aktin kemudian dihidrolisis menjadi ADP pada beberapa waktu setelah itu digunakan untuk pertumbuhan filamen aktin. Akibatnya sebagian besar filamen aktin terdiri dari subunit ADP-aktin.

PEMBENTUKAN MIKROFILAMEN

PENGGERAK MOLEKULER PADA FILAMEN AKTIN

Myosin merupakan kelompok protein motor yang beroperasi pada filamen aktin. Myosin pertama kali diisolasi dari sel jaringan otot rangka manusia kemudian dari berbagai macam sel eukariotik termasuk protista, tumbuhan, sel bukan otot dan jaringan otot jantung.

Semua myosin memiliki karakteristik kepala untuk pergerakan. Pada bagian kepala terdapat sebuah situs yang berikatan dengan filamen aktin serta mengikat dan menghidrolisis ATP untuk menggerakkan myosin. Bagian kepala berbagai myosin serupa tetapi bagian ekor myosin berbeda.

Secara umum, myosin di bagi menjadi 2 kelompok yaitu :1. Myosin Konvensional tipe II2. Myosin Unkonvensional

1. Myosin konvensional (tipe II) Setiap molekul myosin II terdiri dari enam pasang rantai polipeptida, satu rantai berat dan dua pasang rantai ringan yang diatur sedemikian rupa untuk menghasilkan protein yang asimetris. Molekul myosin terdiri dari :

a. Sepasang kepala bulat yang yang berisi situs katalik dari molekul

b. Sepasang leher yang masing-masing terdiri dari sebuah α helix yang terputus dan dua rantai ringan

c. Sesuatu yang tunggal, panjang, ekor berbentuk batang yang terbentuk oleh terjalinnya bagian α helix yang panjang dari dua rantai berat.

Gambar 9.49 Struktur molekul myosin II. (a). Mikrograf elektron dari molekul myosin. Kedua kepala dan ekor jelas terlihat. (b). Sebuah gambar molekul myosin II yang sangat skematis (massa molekul 520.000 dalton). Molekul ini terdiri dari sepasang rantai berat (biru) dan dua pasang rantai ringan.

2. Myosin UnkonvensionalTidak seperti myosin konvensional, molekul myosin unkonvensional ini lebih kecil dan hanya memiliki satu kepala dan tidak mampu merakit menjadi filamen in vitro.

MUSCLE CONTRACTILITY

STRUKTRUK OTOT RANGKA Otot rangka dinamai dari kenyataan bahwa sebagian besar otot tersebut dikaitkan pada tulang-tulang yang digerakkan olehnyaOtot rangka adalah otot yang dapat diatur secara bebas dan dapat diperintah secara sadar untuk berkontraksi. Berbentuk silindris Tebalnya 10 - 100 µm panjang lebih dari 100 mm Berisi ratusan inti, yang memiliki inti ganda Berkas filamen terdiri dari ratusan tipis, helai silinder yang disebut myofibril

Setiap myofibril terdiri dari deretan garis lurus dari unit kontraktil yang disebut sarkomer. Filamen tipis otot rangka mengandung dua protein yaitu Tropomyosin dan TroponinTropomyosin adalah molekul memanjang (Sekitar 40 nm panjang) yang sesuai dengan alur dalam filamen tipis. Troponin adalah protein globular kompleks yang terdiri dari tiga subunit, masing-masing memiliki peran yang penting dan berbeda dalam fungsi keseluruhan molekulTitin merupakan protein terbesar pada otot rangka vertebrata Filamen tebal terdiri dari beberapa ratus molekul myosin II

Susunan Molekul Dari Filamen Tipis

MODEL SLIDING FILAMEN KONTRAKSI OTOT

Andrew Huxley dan Rolf Niedergerke, dan Hugh Huxley dan Jean Hanson (Inggris, 1954)

Pemendekan sarkomer individu bukan hasil dari pemendekan dari filamen, tetapi merupakan peluncuran atas satu sama lain. Peluncuran filamen tipis menuju tengah sarkomer akan menghasilkan peningkatan yang diamati tumpang tindih antara filamen dan lebar penurunan band I dan H

Dasar Molekuler Kontraksi

ENERGI SLIDING FILAMEN

GABUNGAN EKSITASI - KONTRAKSI

Tahap-tahap yang menghubungkan eksitasi (penyebaran potensial aksi otot sepanjang sarcolema dan masuk ke T tubulus) untuk berkontraksi.

Sydney Ringer (1882), seorang dokter Inggris. Pentingnya kalsium dalam kontraksi otot

Anatomi fungsional serat otot

Peran Tropomyosin Dalam Kontraksi Otot

presentasi_sitoskeleton

Documents