glycocalyx atau glucocalyx adalah sel yang meliputi terutama terdiri dari karbohidrat (karbohidrat) yang melindungi dan meliputi membran plasma protozoa tertentu, beberapa sel endotel dan banyak spesies bakteri.
Lapisan luar ini, sangat rentan terhadap hidrasi, pada dasarnya terdiri dari polisakarida yang membentuk bagian karbohidrat dari glikoprotein membran integral, glikolipid dan proteoglikan yang terkait dengan lapisan luar membran plasma dan / atau dinding sel.
Glikokaliks dari beberapa bakteri bisa sangat teratur, membentuk kapsul yang mengelilingi sel. Di sini terlihat pada bakteri B. subtilis. Glikokaliks terlihat seperti rambut di sekitar membran
Komposisi yang tepat dari glikokaliks, serta strukturnya, tergantung pada jenis sel tertentu yang dipertimbangkan, serta kondisi fisikokimia dan mekanik yang menjadi sasaran sel tersebut pada saat dianalisis.
Glycocalyx memenuhi berbagai fungsi pada tingkat sel, termasuk fiksasi ke permukaan yang berbeda, perlindungan terhadap agen berbahaya dan pencegahan terhadap pengeringan (pada bakteri), regulasi permeabilitas pembuluh darah, dan transmisi kekuatan fisik ke sitoskeleton (pada eukariota).
Indeks artikel
Di mana glikokaliks ditemukan dan apa fungsinya?
Banyak sel di alam yang memiliki glikokaliks, tetapi di antaranya prokariota seperti bakteri dan eukariota seperti sel endotel vaskular hewan dengan sistem peredaran darah menonjol .
Contoh paling relevan di antara makhluk hidup yang diketahui disajikan di bawah ini:
Glikokaliks pada prokariota
Bentuk berbeda yang dapat diambil oleh glikokaliks dalam sel bakteri 1) padat, membentuk kapsul tertentu; 2) massa amorf, seperti lendir; 3) biofilm atau biofilm (Sumber: Ytambe, melalui Wikimedia Commons)
Prokariota diwakili oleh bakteri dan archaea. Kedua jenis organisme uniseluler biasanya menyajikan selubung kompleks, yang melakukan fungsi yang sangat penting dalam hal menjaga integritasnya.
Glikokaliks bakteri mungkin merupakan prokariota yang paling banyak dipelajari, sehingga diketahui bahwa tergantung pada kondisi pertumbuhan dan nutrisi, sel-sel ini tidak hanya dapat mengubah komposisi, tetapi juga penampilan dan / atau tekstur glikokaliksnya. .
Ada banyak spesies archaea dan bakteri yang menyajikan glikokaliks, di antaranya beragam fungsinya adalah:
– Penghalang perlindungan terhadap lingkungan
– Stabilitas sel
– Mobilitas
– Ketaatan pada permukaan biotik atau abiotik
– Pembentukan biofilm atau biofilm
– Komunikasi dengan lingkungan sekitar dan dengan sel lain di sekitarnya
– Pembentukan infeksi
– Penghindaran dari sistem kekebalan organisme yang mereka infeksi
– Di antara yang lain
• Apa itu biofilm?
Untuk spesies bakteri tertentu adalah umum untuk mengamati pembentukan komunitas besar di mana glikokaliks yang disekresikan oleh sel-sel individu memungkinkan pembentukan “lapisan” atau “film” yang terdefinisi dengan baik, yaitu semacam “kontinum” bakteri.
Film-film ini memungkinkan komunitas bakteri untuk menempel pada permukaan padat, sekaligus melindungi sel-sel yang terkandung di dalamnya terhadap berbagai agen eksternal.
Dalam biofilm, sel-sel komunitas dapat berkomunikasi lebih mudah satu sama lain melalui proses yang disebut quorum sensing , yang melibatkan produksi dan pelepasan molekul pemberi sinyal ke lingkungan ekstraseluler yang, setelah mencapai konsentrasi tertentu, dapat menginduksi perubahan ekspresi gen. dari banyak sel secara bersamaan.
Kapasitas komunikasi antar sel ini, selain kemampuan untuk bertukar materi genetik, memungkinkan berkembangnya resistensi antibiotik, sehingga pembentukan lapisan ini dapat menjadi keuntungan besar bagi mikroba patogen.
Glikokaliks pada eukariota
Sejumlah besar sel eukariotik mengeluarkan glikokaliks di sekitar mereka dan, bagi banyak organisme multiseluler, keberadaan ini penting untuk komunikasi dan adhesi antar sel.
Pada manusia dan mamalia lain, misalnya, glikokaliks memainkan peran penting dalam sistem pencernaan dan pembuluh darah.
• Dalam sistem vaskular
Sel-sel endotel, yaitu sel-sel yang melapisi bagian dalam dari “pipa” yang membentuk sistem vaskular, terus-menerus mengalami gaya dan jenis tekanan yang berbeda, yang mereka tanggung berkat produksi glikokaliks, yang meredam gaya dan tekanan yang berbeda. .
Karena glikokaliks, yang, seperti halnya bakteri, membentuk lapisan agar-agar yang tebal di sekitar membran plasma sel endotel, sel-sel ini dapat berikatan dengan sel lain yang diangkut dalam darah, seperti leukosit. dan trombosit, sangat penting. untuk koagulasi.
• Dalam sistem pencernaan
Mikrovili yang melapisi bagian dalam usus halus, yang bertanggung jawab untuk penyerapan nutrisi selama pencernaan, mengeluarkan glikokaliks di sekitar mereka yang memungkinkan mereka untuk melindungi diri dari tekanan yang terus-menerus mereka hadapi di lingkungan usus, terutama dalam kaitannya dengan dengan adanya zat dengan pH sangat rendah (asam).
Skema ilustrasi mikrovili usus (Sumber: McortNGHH, melalui Wikimedia Commons)
Pada saat yang sama, telah ditentukan bahwa beberapa enzim yang diperlukan untuk penguraian dan penyerapan nutrisi dari makanan ada dalam glikokaliks, oleh karena itu penting.
Di sekitar mereka, banyak sel eukariotik lainnya mengeluarkan glikokaliks, yang membentuk, seperti pada bakteri, lapisan amorf seperti gel. Beberapa fungsi tambahan yang dapat dilakukan oleh lapisan ini meliputi:
– Pensinyalan sel (dengan mengenali pola glikosilasi pada permukaan sel)
– Elitasi pelepasan faktor pertumbuhan
– Perlindungan seluler terhadap zat eksogen atau tekanan fisik
– Fasilitasi pergerakan dan pergerakan sel
– Adhesi sel
– Transmisi kekuatan mekanik yang diberikan pada sel menuju sitoskeleton internal
Komponen glikokaliks
Glycocalyx, seperti yang telah disebutkan, terdiri dari jaring atau jaringan berserat yang terdiri dari “benang” gula dan protein yang mengikat bersama, menghasilkan lapisan yang tebal dan lengket, yang mampu menghidrasi dalam lingkungan berair.
Oleh karena itu, komponen generik yang lebih atau kurang dari penutup ekstraseluler ini terutama glikoprotein, glikolipid dan proteoglikan, komposisinya dalam hal gula bervariasi secara signifikan antara sel yang berbeda.
Struktur proteoglikan (Sumber: Oleh Mfigueiredo – Karya sendiri, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7604968, melalui Wikimedia Commons)
Sedemikian rupa sehingga pengenalan sel pada banyak hewan bergantung pada identifikasi pola glikosilasi spesifik pada permukaan sel, tidak hanya milik mereka sendiri, tetapi juga benda asing dan berpotensi berbahaya.
Dalam sel endotel, misalnya, komposisi sel endotel bervariasi secara konstan, begitu pula ketebalannya, karena berada dalam keseimbangan dinamis dengan komponen yang mengalir dalam darah.
Proteoglikan
Proteoglikan adalah bagian penting dari glikokaliks, banyak penulis menunjuk mereka sebagai “kerangka” utama dari lapisan ini.
Molekul-molekul ini terdiri dari nukleus protein dengan ukuran variabel yang dengannya sejumlah variabel rantai glikosaminoglikan melekat, disusun, pada gilirannya, oleh berbagai jenis gula.
Inti protein memungkinkan hubungan antara molekul dan membran sel, baik dengan segmen transmembran hidrofobik atau dengan adanya jangkar glikosilfosfatidilinositol (GPI, pada eukariota).
Di antara rantai glikosaminoglikan yang mungkin ada dalam proteoglikan adalah heparan sulfat, kondroitin sulfat, dermatan sulfat, keratan sulfat, dan asam hialuronat; semua ini mengandung asam uronat dan heksosamin.
Glikoprotein
Glikoprotein juga merupakan molekul yang sangat melimpah di glikokaliks. Mereka juga terdiri dari protein “dihiasi” dengan rantai gula sederhana atau bercabang dengan panjang yang bervariasi. Beberapa dari protein ini memiliki ekor sitoplasma, sementara yang lain hanya memiliki segmen transmembran.
Beberapa komponen larut
Tergantung pada jenis organisme, glikokaliks dari beberapa sel dapat diperkaya dengan faktor terlarut yang juga ada di lingkungan seluler. Dalam endotel vaskular, misalnya, glikokaliks dapat mengandung albumin, mukoid, dan protein terlarut lainnya, serta ion dan molekul kecil lainnya.
Referensi
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
- Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekuler. Medicinska naklada.
- Costerton, JW, Irvin, RT, & Cheng, KJ (1981). Glikokaliks bakteri di alam dan penyakit. Ulasan Tahunan dalam Mikrobiologi, 35 (1), 299-324.
- Devuyst, O. (2014). Glycocalyx: mantel fuzzy sekarang mengatur pensinyalan sel. Dialisis Peritoneum Internasional, 34 (6), 574-575.
- Egberts, HJA, Koninkx, JFJG, Van Dijk, JE, & Mouwen, JMVM (1984). Aspek biologis dan patobiologis dari glikokaliks epitel usus kecil. Sebuah ulasan. Kuartalan Kedokteran Hewan, 6 (4), 186-199.
- Harriott, MM (2019). Biofilm dan Antibiotik.
- Reitsma, S., Slaaf, DW, Vink, H., Van Zandvoort, MA, & oude Egbrink, MG (2007). Glikokaliks endotel: komposisi, fungsi, dan visualisasi. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology, 454 (3), 345-359.
- Robert, P., Limozin, L., Benoliel, AM, Pierres, A., & Bongrand, P. (2006). Glycocalyx regulasi adhesi sel. Dalam Prinsip-Prinsip Teknik Seluler (hlm. 143-169). Pers Akademik.
