Silia - Pengertiaan, Struktur, Formasi, Jenis, Fungsi, Contoh

Pengertiaan, Struktur, Jenis, Fungsi dan Contoh dari Silia :

Sumber Gambar: LadyofHats . Dibuat dengan BioRender.com

Definisi Silia

Silia adalah pelengkap seperti rambut kecil yang ada di permukaan sel eukariotik yang menyediakan sarana penggerak ke berbagai protozoa dan hewan.

• Istilah 'silia' adalah istilah Latin yang berarti bulu mata yang menunjukkan penampilan struktur mirip bulu mata.
• Silia paling menonjol pada protozoa dari filum Ciliophora yang ditandai dengan adanya silia.
• Sel bersilia ditemukan di jaringan yang berbeda pada hewan kompleks seperti vertebrata, di mana mereka memiliki fungsi yang berbeda.
• Silia berbeda dari flagela yang sebagian besar lebih panjang dan lebih sedikit jumlahnya di sel. Silia juga berbeda dari flagela dalam aspek lain seperti komposisi, gerakan, dan fungsi.
• Silia hanya ada di sel eukariotik dan tidak dapat ditemukan pada prokariota seperti bakteri. Sebaliknya, bakteri mengandung struktur lain yang disebut pili yang melakukan fungsi serupa dengan silia.
• Pada permukaan sel, silia dapat terjadi baik dalam baris melintang pendek berupa membran atau berkelompok membentuk cirri.
• Pergerakan silia sebagian besar terjadi secara ritmis, dan silia individu tidak bergerak secara independen.
• Fungsi silia yang paling penting adalah pergerakan melalui permukaan cairan, tetapi dalam beberapa kasus, ini dapat bertindak sebagai struktur untuk mekanoresepsi dan pemberian makan.
• Fungsinya juga berbeda pada organisme uniseluler dan multiseluler seperti pada manusia, silia yang ada di epitel berbeda terlibat dalam memindahkan berbagai zat melalui lumen.
• Beberapa sel mungkin menghasilkan tonjolan sitoplasma yang tidak bergerak yang disebut stereocilia yang tidak terdiri dari mikrotubulus . Stereosilia dengan demikian dianggap berbeda dari silia sejati yang disebut kinosilia.
• Struktur dan komposisi silia dapat dipelajari dengan mudah dengan mengikis epitel faring katak dengan spatula dan mengamatinya di bawah mikroskop .

Struktur Cilium

Silia adalah tonjolan terikat membran, mengandung mikrotubulus, dan turunan sentriol yang memproyeksikan ke ruang ekstraseluler. Ini secara struktural tangguh tetapi juga fleksibel dan dinamis dengan mekanisme berbeda untuk mengontrol komposisi dan fungsinya. Silia dibedakan menjadi dua jenis; silia motil dan silia nonmotil, berdasarkan pola mikrotubulus yang ada di aksonem silia tersebut. Struktur dasar keseluruhan dari kedua silia adalah sama, kecuali aksonemnya.

Gambar: Struktur Cilium. Sumber Gambar: LadyofHats .

Berikut ini adalah bagian dari silia yang diamati pada ultrastruktur :

1. Membran siliaris

• Membran silia adalah penutup luar dari silia yang mengelilingi aksonem internal dan inti silia.
• Membran kontinu dengan membran sel tetapi berbeda dengan membran sel dalam komposisi keseluruhannya. Tebal membran sekitar 9,5 nm dengan protein yang jauh lebih sedikit daripada membran sel.
• Beberapa protein yang ada di membran khusus untuk silia dan memainkan peran penting dalam mencegah hilangnya ATP dan ion lain yang diperlukan pada konsentrasi tertentu untuk menyediakan energi untuk gerakan silia.
• Terutama pada organisme uniseluler, reseptor spesifik dan protein saluran juga terlokalisasi di membran siliaris.
• Membran siliaris di semua silia somatik mengandung daerah di dalam membran yang terdiri dari beberapa untai yang disebut kalung silia.
• Kalung silia bertindak sebagai penghalang selektif di pintu masuk silia selama lewatnya partikel dari sitoplasma.

2. Matriks siliaris

• Ruang di dalam membran siliaris yang terbentuk dari matriks berair adalah matriks siliaris. Matriks terdiri dari mikrotubulus tertanam yang membentuk aksonem silia.

3. Aksonem

• Struktur silia yang paling penting adalah struktur mikrotubular dasar yang disebut aksonem. 
• Aksonem membentuk struktur aksial dalam silia yang bertanggung jawab atas motilitas silia.
• Aksonem silia berdiameter sekitar 0,2-10 µm, dan panjangnya berkisar dari beberapa mikron hingga 1-2 mm.
• Silia motil mengandung aksonem yang terdiri dari susunan mikrotubulus 9 + 2. Mikrotubulus disusun dengan sembilan doublet yang mengelilingi sepasang pusat mikrotubulus singlet.
• Mikrotubulus dipolimerisasi dari heterodimer αβ-tubulin dengan ujung polimerisasi cepat di ujung siliaris.
• Aksonem selanjutnya berisi lengan dynein luar dan dalam, paku radial, dan proyeksi pasangan pusat. Ada ratusan protein yang melekat pada struktur ini yang bertanggung jawab untuk perakitan silia serta fungsinya.

Mekanisme pembentukan silia / Ciliogenesis

• Proses pembentukan silia di dalam sel, sering disebut ciliogenesis, terjadi dalam beberapa tahap.
• Biogenesis silia adalah proses yang sangat kompleks, rumit, dan teratur yang terjadi dengan bantuan banyak organel, mekanisme seluler, dan jalur pensinyalan.
• Pembentukan silia dimulai setelah siklus mitosis pembelahan sel sehingga sentriol bebas dapat mengalami nukleasi aksonem.
• Sentriol selama proses memperoleh berbagai pelengkap distal dan subdistal. Pelengkap distal berinteraksi dengan vesikel pasca-Golgi yang meratakan ekstensi siliaris dari sentriol dan menggabungkannya ke membran sel.
• Posisi dan orientasi silia pembentuk bergantung pada posisi asli badan basal dan sentriol.
• Langkah terakhir pembentukan silia adalah pembentukan aksonem aktual oleh berbagai motor molekuler dan protein terkait.
• Selama langkah ini, subunit protein tubulin berkumpul di ujung tumbuh distal melalui proses, yang disebut jalur intraseluler.
• Pada jalur ekstraseluler, badan basal terdapat pada membran apikal sebelum pertumbuhan aksonem, dan akumulasi protein mengikuti.
• Stabilisasi silia tergantung pada modifikasi pasca-translasi dari protein tubulin melalui asetilasi dan detirosinasi.
• Protein yang diperlukan untuk pembentukan silia semuanya diproduksi di sitoplasma dan diangkut ke silia melalui transportasi intraflagellar.
• Protein tubulin baru terus ditambahkan ke silia bahkan setelah selesai, tetapi panjang silia tidak berubah karena tubulin yang lebih tua mulai menurun.
• Semua langkah siliogenesis diatur dengan hati-hati oleh mekanisme yang berbeda, dan setiap perubahan dalam sistem dapat mempengaruhi struktur dan motilitas silia.

Jenis silia

1. Silia primer

• Silia primer adalah silia soliter, nonmotil yang ditemukan di sebagian besar sel mamalia yang diproyeksikan dari permukaan apikal sel yang terpolarisasi dan berdiferensiasi.
• Silia primer adalah organel seluler khusus seperti organel sel lain seperti mitokondria, retikulum endoplasma, dan badan Golgi.
• Silia primer dibedakan dari jenis silia lainnya dengan adanya pengaturan mikrotubulus 9 + 0 di aksonem.
• Ini tidak memiliki singlet pusat mikrotubulus yang bertanggung jawab atas motilitas silia. Silia berlabuh ke sel melalui badan basal berinti oleh sentriol.
• Silia primer ditemukan oleh Zimmerman pada tahun 1898 tetapi dinamai oleh Sergei Sorokin pada tahun 1968.
• Ada berbagai hipotesis untuk menjelaskan fungsi dan struktur silia primer.
• Hipotesis pertama adalah bahwa silia primer adalah organel vestigial yang diwarisi dari nenek moyang dengan silia motil. Yang kedua menyatakan bahwa ini penting untuk mengontrol siklus sel. Hipotesis ketiga menggambarkan mereka sebagai organel sensorik.
• Silia primer ditemukan di sel yang berbeda dalam tubuh mamalia seperti sel induk, epitel, endotel, jaringan ikat, dan sel otot.
• Silia yang tidak terkait dengan motilitas sering terlibat dalam fungsi sensorik. Silia ini bertindak sebagai antena yang menerima sinyal dari lingkungan yang kemudian diubah menjadi kaskade pensinyalan.
• Kaskade ini dimulai di kompartemen siliaris dan ditransduksi ke badan sel. Membran siliaris mengandung berbagai reseptor, saluran, dan protein pensinyalan yang terlibat dalam proses tersebut.
• Jalur pensinyalan yang digunakan oleh silia primer beragam dan berbeda dalam tipe sel yang berbeda.
• Bentuk dan fungsi yang menyimpang dari silia primer dapat menyebabkan kelainan yang disebut ciliopathies. Gangguan ini memiliki berbagai manifestasi klinis mulai dari sindrom Bardet-Biedl atau sindrom oral-wajah-digital.

2. Silia motil

• Silia motil atau silia bergerak adalah silia yang terutama terlibat dalam pergerakan organisme atau zat berbeda melalui suatu bagian. 
• Ini biasanya ditemukan pada lapisan epitel khusus saluran udara, sinus paranasal, saluran telur, dan sistem ventrikel otak.
• Silia motil terjadi dalam jumlah besar dan bergerak dalam pukulan terkoordinasi yang menunjukkan gerakan terjumbai, tidak berbentuk, infundibuliform, atau undulant.
• Silia motil adalah satu-satunya silia yang ditemukan pada silia yang menggunakannya untuk bergerak atau untuk memindahkan cairan melalui permukaannya.
• Silia motil terdiri dari struktur 9 + 2 dengan sembilan doublet mikrotubulus perifer dan dua mikrotubulus singlet yang terletak di tengah.
• Mikrotubulus doublet terdiri dari tubulus A lengkap dengan 13 protofilamen dan tubulus B tidak lengkap dengan 10 protofilamen.
• Doublet dihubungkan bersama oleh jembatan nexin yang bertanggung jawab atas gerakan lentur silia. Doublet dihubungkan ke peralatan pusat atau dua singlet dengan menggunakan paku radial.
• Pergerakan silia motorik diatur oleh level optimal dari cairan periciliary yang ada di sekitar silia. Membran silia dari silia tersebut terdiri dari saluran natrium yang berfungsi sebagai sensor untuk menentukan ketinggian fluida di sekitar silia tersebut.

3. Silia nodus

• Silia nodus adalah silia motil dengan susunan mikrotubulus 9 + 0 di aksonem yang hanya ada dalam embrio selama tahap awal perkembangan.
• Secara struktural, silia nodal mirip dengan silia primer kecuali mereka mengandung lengan dynein yang diperlukan untuk gerakan dan pemintalan.
• Silia ini dapat bergerak searah jarum jam sehingga terjadi pergerakan cairan ekstraembrionik melalui permukaan nodal.
• Silia ini terjadi pada sel yang ada pada node atau organiser embrionik dalam embrio stadium gastrula.
• Silia nodus penting untuk penentuan orientasi kiri-kanan dan pergerakan matriks cair di sekitar embrio.
• Silia ini sering dikelilingi oleh silia primer yang terlibat dalam penerimaan respons sensorik di sekitar embrio.

Fungsi silia

Fungsi sel mungkin berbeda pada jenis hewan yang berbeda serta pada jenis silia yang berbeda. Berikut ini adalah beberapa fungsi dari silia;

• Silia adalah organ utama pergerakan atau penggerak di Filum Ciliates protozoa. Gerakan tersebut terjadi sebagai respons terhadap perubahan lingkungan serta untuk menggerakkan cairan ekstraseluler melintasi permukaan organisme.
• Beberapa organisme menggunakan gerakan ritmis silia untuk menyapu zat yang tidak diinginkan, mikroorganisme lain, dan lendir untuk mencegah penyakit.
• Silia motil yang ada di permukaan epitel yang berbeda pada manusia terlibat baik dalam pergerakan zat penting oleh sel telur di saluran telur atau untuk menghilangkan partikel debu seperti silia di saluran pernapasan.
• Silia yang berbeda memainkan peran penting dalam regulasi siklus sel dan perkembangan organ.
• Silia nonmotile atau silia primer memiliki protein dan reseptor berbeda di permukaan yang bertindak sebagai kemoreseptor. Silia primer di ginjal dan retina masing-masing terlibat dalam sensasi aliran urin dan fotoresepsi.
• Pada organisme patogen, silia merupakan faktor virulensi penting yang memungkinkan kolonisasi permukaan yang berbeda.
• Pada beberapa hewan, silia telah dikaitkan dengan sekresi ektosom vesikuler.
• Silia memainkan peran penting dalam jalur transduksi sinyal yang mengatur level Ca 2+ intraseluler dan polaritas sel planar.

Contoh Silia

1. Silia di Paramecium

• Silia adalah salah satu organel sel terpenting di Paramecium karena mereka terlibat dalam penggerak organisme melalui air dan menelan makanan ke dalam sitosom.
• Silia ada di seluruh tubuh organisme, yang sebagian besar terlibat dalam pergerakan. Silia kaudal yang ada di kerongkongan biasanya lebih panjang dan tidak bergerak. 
• Selain itu, silia juga terlibat dalam tahap awal reaksi perkawinan di Paramecium karena ikut serta dalam konjugasi.
• Silia menyapu organisme mangsa bersama dengan air ke dalam alur mulut, yang juga membantu memberi makan.
• Struktur silia di Paramecium mirip dengan yang terjadi pada eukariota lain yang terdiri dari badan basal, aksonem, dan membran siliaris.

2. Silia di epitel bersilia

• Silia hadir pada sel epitel di berbagai bagian tubuh manusia yang menghasilkan epitel bersilia.
• Epitel jenis ini umumnya terjadi di daerah yang berdekatan dan sering bersentuhan dengan lingkungan luar.
• Epitel bersilia saluran pernapasan terlibat dalam pembersihan partikel debu, lendir, debu yang terperangkap, dan bakteri keluar dari tubuh.
• Epitel bersilia di retina dan ginjal bertindak sebagai struktur sensorik yang terlibat dalam penerimaan sensorik.
• Di saluran telur, silia memindahkan sel telur dari ovarium ke saluran telur untuk pembuahan.