1
Makalah Ini Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Biologi Sel
Dosen Pengampu : Devi Nisa Hidayati ,S.Farm
Disusun oleh :
Fera Elya
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS WAHID HASYIM
SEMARANG
TAHUN 2012
2
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah penyusun ucapkan kepada Allah SWT atas berkah dan kemudahan yang telah diberikan dalam penyusunan makalah kami ini. Tak lupa penyusun ucapkan banyak terimakasih pula kepada Ibu Devi Nisa Hidayati, S.Farm. selaku dosen mata kuliah biologi sel dan sebagai pembimbing atas penyusunan makalah ini.
Biologi sel adalah pembelajaran yang membahas tentang definisi sel dan bagian-bagian yang meliputinya. Meskipun sel adalah bagian-bagian terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup, tetapi bagian-bagian yang menyusunnya begitu banyak dan kompleks.
Dalam buku ini, akan diterangkan tentang sitoskeleton yaitu salah satu bagian penyusun sel yang berperan sebagai kerangka sel. Jika kita amati menggunakan mikroskop, sitoskeleton tampak seperti benang-benang halus yang mengelilingi inti sel. Pembahasan sitoskeleton kali ini meliputi pengertian, bagian-bagian penyusun, dan fungsi lebih rinci mengenai sitoskeleton. Selain itu, juga akan dipelajari mengenai bentuk dari sitoskeleton.
Kritik dan saran tetap penyusun harapkan agar dalam pembuatan makalah berikutnya bisa lebih baik lagi. Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi pembaca sekalian.
Semarang, Oktober 2012
3
DAFTAR ISI
Halaman Judul...1 Kata Pengantar...2 Daftar Isi...3 Bab I Pendahuluan...4 Bab IIPengertian, Bagian, dan Fungsi Sitoskeleton...5 Bab III
Teknik Mempelajari Sitoskeleton...13 Bab IV
Kesimpulan...15 Daftar Pustaka...17
4
BAB I
PENDAHULUAN
Ketika membahas mengenai sel, pasti kita akan membayangkan tentang benda yang sangat kecil dan rentan hancur, karena bagian penyusunnya banyak terdiri dari cairan. Tetapi jika kita telah dan amati lebih dalam, selain memiliki dinding sel, sel juga memiliki benang-benang halus (filamen) yang dinamis, selalu terkait dan terurai. Benang-benang-benang halus yang merupakan protein dan sebagai kerangka sel tersebut dapat kita jumpai di dalam sitosol, sehingga disebut dengan sitoskeleton yang terdiri dari kata cyto (sel) dan skeleton (rangka).
Seorang ilmuwan bernama Keith Porter dan sejawatnya berhasil melihat sel dengan menggunakan teknik HVEM (High Voltage Electron Microscope), yaitu suatu cara untuk melihat sel tanpa penyelubungan (embeding). Pengamatan dengan teknik ini menunjukkan bahwa bagian sitoplasma yang berada di sela-sela organela tampak penuh dengan anyaman trimata benang-benang yang sangat halus (filamen-filamen). Anyaman ini disebut dengan jala-jala mikrotrabekula yang lebih dikenal dengan istilah sitoskeleton.
Protein-protein yang saling berikatan dan membentuk suatu jaring-jaring tersebut, disebut dengan sitoskelet atau kerangka sel. Sitoskelet ini juga berfungsi memberi bentuk sel, mengatur kemampuan sel bergerak dan kemampuan mengatur orgenel-organel serta memindahkan organel-organel itu dari satu bagian ke bagian sel yang lain. Pada sel eukariotik, sitoskeleton atau rangka sel tersusun atas tiga jenis serabut yang berbeda berdasarkan struktur dan garis tengahnya, yaitu: mikrofilamen, mikrotubulus, dan filament intermediet.
5
BAB II
PENGERTIAN, BAGIAN, DAN FUNGSI
SITOSKELETON
Istilah dan konsep dari sitoskeleton atau cytosquelette (bahasa Perancis) pertama kali diperkenalkan oleh Paulus Wintrebert pada tahun 1931. Sitoskeleton (kerangka sel) adalah jaring berkas-berkas protein yang terdapat di dalam sitosol dan mengelilingi inti sel (nukleus) yang menyusun sitoplasma eukariota. Sitoskeleton memiliki peranan penting dalam pengorganisasian struktur dan aktivitas sel.
Fungsi yang jelas dari sitoskeleton adalah untuk memberikan dukungan mekanis pada sel dan mempertahankan bentuknya. Sitoskeleton merupakan tempat bergantung banyak organel bahkan molekul enzim sitosol. Sitoskeleton lebih dinamis dari pada rangka hewan.
Sitoskeleton juga terlibat dalam beberapa jenis motilitas (gerak) sel. Motilitas sel di sini mencakup perubahan tempat sel maupun pergerakan bagian sel yang lebih terbatas. Motilitas membutuhkan interaksi sitoskeleton dengan protein yang disebut motor. Molekul motor sitoskeleton menggoyangkan silia dan flagela. Molekul ini juga menyebabkan semua otot berkontraksi. Vesikula mungkin berjalan ke tujuannya dalam sel disepanjang mono-rel
6
yang disediakan oleh sitoskeleton, dan sitoskeleton memanipulasi membran plasma untuk membentuk vakuola makanan selama fagositosis. Aliran sitoplasma yang mensirkulasi materi dalam banyak sel tumbuhan besar merupakan jenis lain gerak seluler yang disebabkan oleh komponen sitoskeleton. Sitoskeleton eukariota dibagi atas tiga jenis bagian serabut yang berbeda, yaitu: mikrotubulus, filamen intermediet, dan mikrofilamen.
MIKROTUBULUS FILAMEN
INTERMEDIET MIKROFILAMEN
STRUKTUR Tabung berongga
yang kaku dan tidak dapat diregangkan
Filamen liat yang fleksibel dan dapat diregangkan
Filamen fleksibel yang tidak dapat diregangkan
DIAMETER 25 nm 10–12 nm 8 nm
SUBUNIT Tubulin, dimer dari α-tubulin dan β-α-tubulin
~70 jenis protein Aktin
FUNGSI UTAMA
Pendukung, transpor intraselular, organisasi sel
Pendukung Motilitas dan
kontraksi
DITEMUKAN PADA
Semua eukariota Hewan Semua eukariota
LOKASI Sitoplasma Sitoplasma dan Sitoplasma
7
SELULAR nukleus
PENGERTIAN MIKROTUBULUS
Mikrotubula adalah tabung yang disusun dari mikrotubulin dan bersifat lebih kokoh dari aktin. Mikrotubula merupakan serabut penyusun sitoskeleton terbesar dengan diameter kira-kira 25 nm yang tersusun atas bola-bola molekul yang disebut tubulin dan dapat membentuk organel berupa sentriol ( berbentuk silindris dan disusun oleh mikrotubulus dengan sangat teratur, saat membelah akan membentuk benang-benang gelendong inti ), silia dan flagella ( merupakan tonjolan yang dapat bergerak bebas dan dijulurkan ). Mikrotubula memiliki dua ujung yaitu ujung negatif yang terhubung dengan pusat pengatur mikrotubula, dan ujung positif yang berada di dekat membran plasma. Organel dapat meluncur di sepanjang mikrotubula untuk mencapai posisi yang berbeda di dalam sel, terutama saat pembelahan sel. Mikrotubula ditemukan dalam sitoplasma semua sel eukariotik.
STRUKTUR MIKROTUBULUS
Struktur Mikrotubulus berupa batang lurus dan berongga (diameter sekitar 25 nm dan panjang 200 nm-25 µm). Dinding tabung berongga dan dibangun dari protein globular yang disebut tubulin. Ada dua jenis protein tubulin penyusun tubulin, yaitu tubulin α dan tubulin β.
8
SILIA DAN SENTRIOL
Silia adalah benang tipis setebal 0,25 μm dengan bundel mikrotubulus di bagian intinya. Dinding dari silia adalah 9 pasang mikrotubulus dan bagian tengah dari benang ini adalah 2 mikrotubulus yang tidak berpasangan, yang biasa disebut axoneme. Struktur ini sering disebut sebagai "Struktur 9+2". Silia berfungsi menggerakkan fluida di permukaan sel dan menggerakkan sel di dalam fluida.
Sentriol adalah struktur berbentuk tabung yang terbentuk dari mikrotubulus dengan lebar 0,2 μm dan panjangnya 0,4 μm. Sentriol berfungsi membentuk benang spindel untuk memisahkan kromosom. Mikrotubulus berkelompok membentuk 3 mikrotubulus yang tersusun secara paralel. Sembilan kelompok semacam ini membentuk dinding sentriol. Tiap kelompok tidak tegak lurus dengan inti tabung, tetapi agak miring.
PENGERTIAN FILAMEN ANTARA atau FILAMEN INTERMEDIET
Filamen antara (Filamen Intermediet) merupakan serabut penyusun sitoskeleton berupa rantai molekul protein yang berbentuk untaian yang saling melilit. Disebut serabut antara karena berukuran diantara ukuran mikrotubulus dan mikrofilamen Melintang membentuk tubulus dan setiap tubulus di bangun oleh 4 atau 5 protofilamen.
Pada sel epidermis disebut tonofilamen, dan pada sel saraf disebut neurofilamen filamen antara berukuran 8-12 nm, yang dapat berbentuk tunggal / kelompok. Filamen antara tersusun atas protein yang disebut fimentin.
2. FILAMEN
INTERMEDIET
9
Filamen merupakan peralatan sel yang lebih permanen daripada mikrotubulus dan mikrofilamen yang sering dibongkar pasang dalam berbagai macam keadaan sel. Perlakuan kimiawi yang memindahkan mikrotubulus dan mikrofilamen dari sitoplasma meninggalkan jalinan filamen intermediet dalam bentuk aslinya.
Filament inermediet sangat resisten terhadap peregangan dan tidak terlalu sensitive terhadap agen kimia serta lebih sulit untuk dilarutkan. Karena sifat tidak larutnya inilah filament intermedia dianggap memiliki struktur yang cenderung permanen dan tidak berubah-ubah. Bagaimanapun juga sebuah penemuan menyatakan bahwa ketika sub unit keratin disuntikkan dalam kultur sel kulit, ternyata sub unit tersebut tidak bergabung di ujung filament akan tetapi sub unit tersebut berada di interior filament.
Beberapa tipe dari Filamen Intermediet : Protein Filamen Intermediet Jenis Rata-rata massa molekul (*10-3) Perkiraan jumlah polypeptida Di distribusikan ke jaringan
Keratin (acidic) I 40-64 >25 Epitel
Keratin (basic) II 53-67 >25 Epitel
Vimentin III 54 1 Mesenchymal cell
Desmin III 53 1 Otot
GFAP III 50 1 Glial cell, astrocytes
Peripherin III 57 1 Peripheral neurons
Neurofilament protein
Saraf pusat dan peripheral nerves
NF-L IV 62 1
NF-M IV 102 1
10
Lamin protein Semua sel
Lamin A V 70 1
Lamin B V 67 1
Lamin C V 60 1
Nestin VI 240 1 Heterogeneus
FUNGSI FILAMEN INTERMEDIET
1. Memperkuat bentuk sel dan posisi organel tertentu.
Misalnya nukleus yang umunya terletak dalam suatu tempat yang terbuat dari filamen antara, tetap berada ditempatnya karena adanya cabang- cabang filamen yang membentang ke dalam sitoplasma.
2. Pembentukan laminan nukleus
Filamen antara yang lain membentuk lamina nukleus yang melapisi bagian dalam selubung nukleus.
3. Filamen antara mendukung sel
Uluran panjang ( akson ) dari sel saraf yang menghantarkan impuls diperkuat oleh satu kelas filamen antara.
PENGERTIAN MIKROFILAMEN
Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang saling bertaut dan tipis, terdiri dari protein yang disebut aktin. Mikrofilamen berdiameter antara 5-9 nm dan diameter dirancang untuk menanggung sejumlah besar ketegangan. Dalam asosiasi dengan myosin, mikrofilamen membantu untuk menghasilkan kekuatan yang digunakan dalam kontraksi sel dan gerakan sel dasar. Filamen juga memungkinkan sebuah sel membagi untuk menggentas menjadi dua sel dan terlibat dalam gerakan amoeboid jenis tertentu dari sel.
Tidak seperti mikrotubulus yang biasanya memperpanjang keluar dari sentrosom di sel, mikrofilamen biasanya berinti pada membran plasma. Oleh karena itu, pinggiran (tepi) dari sel umumnya mengandung konsentrasi tertinggi mikrofilamen. Sejumlah faktor eksternal dan sekelompok protein khusus mempengaruhi karakteristik microfilament, sehingga
11
memungkinkan mereka untuk membuat perubahan yang cepat jika diperlukan, bahkan jika filamen harus benar-benar dibongkar di satu wilayah sel dan dipasang kembali di tempat lain. Ketika ditemukan langsung di bawah membran plasma, mikrofilamen dianggap sebagai bagian dari korteks sel, yang mengatur bentuk dan gerakan permukaan sel. Akibatnya, mikrofilamen memainkan peran kunci dalam pengembangan berbagai proyeksi permukaan sel.
STRUKTUR MIKROFILAMEN
Rantai-rantai filamen ini tersusun atas bola-bola molekul protein yang disebut aktin. Aktin dibangun oleh suatu protein struktural aktin yang mempunyai dua bentuk, yakni :
1. Protein globuler monomer (G-aktin) BM 43.000 Dal 2. Protein serabut atau filamen aktin (F-aktin)
Mikrofilamen tersusun dari elemen fibrosa dengan diameter 60 Angstrom terdiri dari protein aktin dan juga mikrofilamen miosin dan tropomiosin yang banyak di sel otot. Aktin adalah protein globuler dengan BM 42.000 Dalton. Merupakan protein terbanyak yang terdapat dalam sel
eukariota hampir 5% dari seluruh protein sel. Dalam bentuk monomer disebut aktin G, jika terkait dalam bentuk filamen disebut aktin F. Aktin sifatnya labil artinya mudah terkait dan mudah terurai. Aktin diketahui merupakan protein kontraktil yang terlibat dalam proses-proses yang terjadi di dalam sel antara lain sitokinesis, aliran plasma, gerakan sel, gerakan mikrofili intestinal.
12
FUNGSI MIKROFILAMEN
Mikrofilamen mempunyai beberapa fungsi, yaitu : 1) Menahan tegangan (gaya tarik).
2) Mempertahankan bentuk sel
3) Berperan dalam perubahan bentuk sel kontraksi otot.
4) Mikrofilamen biasanya membentuk jaringan sub membran plasma untuk mendukung bentuk sel.
5) Kontraksi otot (filamen aktin bergantian dengan serat yang lebih tebal dari miosin, membentuk protein motor, dalam jaringan otot).
6) Siklosis (pergerakan komponen sitoplasma di dalam sel). 7) Pergerakan ‘amuboid’ dan fagositosis.
8) Bertanggung jawab untuk pemutusan galur pada sitokinesis.
Secara keseluruhan, adapun fungsi-fungsi dari sitoskeleton adalah :
1) Memberikan dukungan mekanis pada sel dan mempertahankan bentuknya. 2) Mengatur distribusi dan tingkah laku dinamis dari filamen.
3) Sitoskeleton menjaga bentuk sel (binatang) dengan desain arsitekturalnya dan sebagai tempat berlabuh bagi organela di dalam sitosol.
4) Sitoskeleton bertanggung jawab atas motilitas di dalam sel, seperti kontraksi otot dan siklosis, pergerakan internal dari sitoplasma.
5) Selama siklosis, organela dipindahkan di sepanjang saluran sitoskeletal di dalam sitosol.
6) Sitoskeleton bertanggung jawab atas pergerakan sel dan pergerakan eksternal seperti pergerakan amuboid dari sel darah putih dan migrasi sel selama perkembangan. 7) Sitoskeleton juga berperan dalam pembelahan sel.
13 Penjelasan dengan gambar.
14
BAB III
TEKNIK MEMPELAJARI SITOSKELETON
Sebagai komponen cairan sitosol dengan indeks refraksi yang rendah, sitoskeleton tidak bisa diamati menggunakan mikroskop cahaya biasa, kecuali yang berbentuk meraksasa seperti serabut otot dan benang-benang gelendong selama mitosis, atau berbentuk yang mudah terlihat seperti silia dan flagela. Dengan begitu, pengetahuan ultrastruktur sitoskeleton bisa dipelajari akibat kemajuan yang pesat dari teknik-teknik mikroskopik, antara lain : Immunofluorescence microscopy, digital video microcopy dan electron microscopy.
1) Immunofluorescence microscopy. Antibodi primer akan mengenali dan mengikat
protein sitoskeleton. Antibodi sekunder yang diberi label dengan fluoresen kemudian mengikat antibodi primer yang sudah terikat. Sitoskeleton yang membentuk kompleks dengan antibodi berlabel akan terlihat berpendar di bawah pengamatan mikroskop.
2) Fluorescence techniques. Teknik ini biasa digunakan untuk melacak rangkaian
reaksi secara in vivo atau sel dalam keadaan hidup. Protein sitoskeleton sintetik dilabel dengan fluoresen kemudian disuntikkan ke sel yang hidup. Aktifitas sitoskeleton berlabel fluoresen kemudian bisa diikuti dengan bantuan mikroskop fuoresen yang dilengkapi dengan kamera video digital.
3) Computer-enhanced digital video microscopy. Teknik ini digunakan untuk
memproses gambar video digital (high resolution image) agar semakin kontras dan gambar-gambar di latar belakang yang tidak dikehendaki bisa disamarkan.
4) Electron microscopy. Salah satu mikroskop yang menggunakan elektron sebagai
pengganti cahaya tampak dan menggunakan medan magnet sebagai pengganti sistem lensa.
Teknik-teknik mikroskopik diatas berhasil mengungkapkan dari sisi struktur sitoskeleton yang jika dideduksi ke fungsinya seringkali kurang tepat. Pendekatan teknik-teknik biokimia modern memanfaatkan pengrusakan secara selektif (dan terkontrol) fungsi-fungsi suatu protein yang terlibat dalam suatu struktur maupun aktifitas selular. Dengan begitu, fungsi normal protein penyusun struktur sitoskeleton bisa dipelajari. Setelah molekul yang bisa menginaktifkan protein aktin dan tubulin ditemukan maka berbagai aktifitas selular yang tergantung ke filamen mikro dan tubulus mikro berhasil diungkapkan satu persatu.
15
Beberapa molekul racun yang biasa digunakan untuk mempelajari sitoskeleton,
antara lain :
a) Kolkisin (alkaloid dari tanaman crocus, Colchicum autumnale) mengikat protein
tubulin bebas menjadi kompleks tubulin-kolkisin yang sangat kuat. Akibatnya tubulin terikat ini tidak bisa digunakan untuk menyusun tubulus mikro.
b) Nocodazol adalah substitusi kolkisin untuk mempelajari fungsi tubulin dalam sel
hidup. Kompleks tubulin-nocodazol tidak sekuat kompleks tubulin-kolkisin. Jika nocodazol dihilangkan maka tubulin menjadi bebas kembali.
c) Vinblastine dan Vincristine (diekstrak dari tanaman Vinca minor) bisa
menyebabkan tubulin bebas di dalam sitosol membentuk agregat.
d) Taxol (diekstrak dari Taxus brevifolis) bekerja berkebalikan dengan kolkisin maupun
nocodazol, yaitu membuat tubulus mikro menjadi sangat stabil sehingga tidak bisa terurai menjadi subunit-subunit penyusunnya.
Keempat obat-obatan diatas bisa dikelompokkan sebagai obat antimitosis karena menganggu proses mitosis. Dalam kondisi tertentu, jika pembelahan mitosis tidak bisa berlangsung maka pembelahan yang cepat dari sel-sel kanker juga bisa dihambat. Dengan begitu, keempatnya bisa juga disebut sebagai antikanker (terutama vinblastine dan vincristine). Taxol seringkali diresepkan untuk mengatasi pertumbuhan yang sangat cepat sel-sel kanker payudara.
Selain teknik mikroskopik dan penggunaan racun diatas, rekayasa genetik (kombinasi teknik biologi molekular dan genetik) telah berhasil mengintroduksikan mutasi yang spesifik pada gen penyandi protein dari penyusun sitoskeleton. Mutasi buatan kemudian bisa digunakan untuk memetakan dan sekaligus melacak rangkaian aktifitas selular sebagai fungsi dari suatu sitoskeleton tertentu.
16
BAB IV
KESIMPULAN
Istilah dan konsep dari sitoskeleton atau cytosquelette (bahasa Perancis) pertama kali diperkenalkan oleh Paulus Wintrebert pada tahun 1931. Sitoskeleton (kerangka sel) adalah jaring berkas-berkas protein yang terdapat di dalam sitosol dan mengelilingi inti sel (nukleus) yang menyusun sitoplasma eukariota. Sitoskeleton memiliki peranan penting dalam pengorganisasian struktur dan aktivitas sel.
Sitoskeleton terdiri dari mikrotubulus, filamen intermediet, dan mikrofilamen.
Mikrotubulus adalah tabung yang disusun dari mikrotubulin dan bersifat lebih kokoh dari aktin. Mikrotubula merupakan serabut penyusun sitoskeleton terbesar dengan diameter kira-kira 25 nm yang tersusun atas bola-bola molekul yang disebut tubulin dan dapat membentuk organel berupa sentriol ( berbentuk silindris dan disusun oleh mikrotubulus dengan sangat teratur, saat membelah akan membentuk benang-benang gelendong inti ), silia dan flagella ( merupakan tonjolan yang dapat bergerak bebas dan dijulurkan ).
Filamen Intermediet merupakan serabut penyusun sitoskeleton berupa rantai molekul protein yang berbentuk untaian yang saling melilit. Disebut serabut antara karena berukuran diantara ukuran mikrotubulus dan mikrofilamen Melintang membentuk tubulus dan setiap tubulus di bangun oleh 4 atau 5 protofilamen.
Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang saling bertaut dan tipis, terdiri dariprotein yang disebut aktin. Mikrofilamen berdiameter antara 5-9 nm dan diameter dirancang untuk menanggung sejumlah besar ketegangan. Dalam asosiasi dengan myosin, mikrofilamen membantu untuk menghasilkan kekuatan yang digunakan dalam kontraksi sel dan gerakan sel dasar.
Fungsi sitoskeleton adalah :a) Memberikan dukungan mekanis pada sel dan mempertahankan bentuknya. b) Mengatur distribusi dan tingkah laku dinamis dari filamen.
c) Sitoskeleton menjaga bentuk sel (binatang) dengan desain arsitekturalnya dan sebagai tempat berlabuh bagi organela di dalam sitosol.
d) Sitoskeleton bertanggung jawab atas motilitas di dalam sel, seperti kontraksi otot dan siklosis, pergerakan internal dari sitoplasma.
17
e) Selama siklosis, organela dipindahkan di sepanjang saluran sitoskeletal di dalam sitosol.
f) Sitoskeleton bertanggung jawab atas pergerakan sel dan pergerakan eksternal seperti pergerakan amuboid dari sel darah putih dan migrasi sel selama perkembangan.
g) Sitoskeleton juga berperan dalam pembelahan sel. Teknik mempelajari sitoskleton adalah :
Immunofluorescence microscopy Fluorescence techniques
Computer-enhanced digital video microscopy Electron microscopy
Beberapa molekul racun yang didunakan untuk mempelajari sitoskeleton adalah : 1. Kolkisin
2. Nocodazol 3. Taxol
18
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/w/index.php
Karp, G. (2009). Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments (edisi ke-6)
Alberts B, et.al.. 2002. Molecular Biology of the Cell
Campbell, N.A. 1993. Biologi. California : The Benjamin Commings Publishing Company.
Karp, Gerald. 2004. Cell and Molecular Biology.
Sumadi dan Aditya Marianti. 2007. Biologi Sel. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Wolfe, S.L. 1993. Molecular and Cellular Biology. California : Wadsworth Publishing Company Melmont.
