NUKLEUS
A.
Pendahuluan
Sel merupakan unit terkecil dalam
organisme hidup baik dalam dunia tumbuhan maupun hewan. Sel umumnya memiliki
bagian-bagian yang memiliki fungsi tersendiri namun saling berhubungan. Adapun
bagian-bagian tersebut adalah : Membran sel, sitoplasma, inti sel, retikulum
endoplasma, ribosom, badan golgi, mitokondria, plastida, vakuola dan sitoskeleton
sel.
Dari beberapa bagian tersebut,
terdapat organel yang berperan penting dalam sel, yaitu inti sel atau yang
biasa kita sebut nukleus. Nukleus merupakan organel terbesar di dalam sel dan
mempunyai fungsi sebagai manajer sel atau yang mengatur sel Sejarah penemuan
nukleus dimulai dari Robert Brown ( 1733-1858 ) yang pada tahun 1820 merancang
lensa yang lebih fokus untuk mengamati sel. Titik buram yang selalu dia dapatkan
pada saat mengamati sel telur, sel polen dan sel dari jaringan anggrek yang
sedang tumbuh kemudian dinamakan Nukleus (Kusmiati, 2009).
Petama kali di kemukakan oleh Brown
di tahun 1831, inti sel merupakan bagian yang
paling diketahui namun paling terakhir dinyatakan
sebagai organel sel. Struktur dan fungsi dari nukleus ini membuat perdebatan
yang hebat. Inti sel bisa dikatakan sebagai organel sel dikarenakan memiliki
nukleoskeleton sendiri dan berbeda dari yang lain. Namun, ada pula yang berpendapat
bahwa itu hanyalah struktur yang ”kusut”, dimana bukan merupakan organel
melainkan hasil dari transkipsi, replikasi dan aktivitas dari RNA. Namun,
sesuai dengan perkembangan ilmu biologi maka perdebatan tersebut dapat
diselesaikan dan inti sel merupakan salah satu organel sel (Kusmiati, 2009).
Fungsi utama nukleus adalah untuk
menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan
mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk
mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan
protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi
dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan,
dan diakhiri
Inti sel sebagai pusat pengendali
aktifitas sel ini memiliki struktur yang sangat kompleks dengan fungsi
masing-masing. Struktur ini dimulai dari selubung terluar hingga anak inti di
bagian dalam dan beberapa struktur di sekelilingnya. Oleh sebab itu pengkajian
mengenai nukleus ini perlu dilakukan secara lebih mendalam agar cara kerja sel
dapat diketahui secara pasti
.
B.
Nukleus
Nukleus
mengandung sebagian besar gen yang mengontrol sel eukariot (Sebagian gen
terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Nukleus merupakan organel yang
paling mencolok dalam sel eukariotik. Rata-rata berdiameter 5 um. Selubung
nukleus melingkupi nukleus yang memisahkan isinya dari sitoplasma (Adnan,
2011).
Di
dalam nukleus atau inti, DNA diorganisasikan bersama dengan protein menjadi
materi yang disebut kromatin. Pada siklus sel dikenal ada dua fase yaitu fase
interfase dan fase mitosis. Selama mitosis kromosom-koromosom pada inti sel
eukariota berkondensasi sehingga tampak dengan sangat jelas bila dilihat dengan
mikroskop cahaya, sedangkan selama interfase kromatin tidak tampak secara
jelas. Selama interfase pada inti, dikenal ada dua tipe kromatin yaitu
eukromatin dan heterokromatin. Eukromatin adalah kromatin yang memanjang atau
kromatin yang tersebar, sedangkan heterokromatin adalah kromatin terkondensasi
yang biasanya terdapat di dekat salut inti, menyebar di dalam inti atau
mengelilingi nukleus.
Gambar 1.1 Struktur Umum Inti (Sheeler dan Bianchii dalam Adnan, 2011)
Kromatin
terkondensasi dapat dibedakan atas beberapa jenis yaitu (i) Kromatin perinukleus,
yaitu kromosom yang terdapat disekeliling nukleus (ii) kromatin intranukleus,
yaitu kromosom terkondensasi yang terdapat di dalam nukleus dan (iii) kromatin
nukleus yaitu gabungan antara kromatin perinuleus dengan intra nukleus.
Heterokromatin
juga dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu heterokromatin konstitutif dan
heterokromatin fakultatif. Heterokromatin konstitutif yaitu heterokromatin
dimana DNAnya tidak aktif, dan tetap dalam keadaan terkondensasi, sedangkan
heterokromatin fakultatif adalah heterokromatin yang tidakl mengalami
kondensasi secara terus menerus, melainkan secara periodik dan selama
waktu-waktu tertentu aktif melakukan transkripsi.
C.
Selubung Inti
Selubung
inti terdiri atas membran ganda yaitu membran dalam dan membran luar. Membran
luar kadangkadang bersinambungan dengan membran reticulum endoplasma. Di antara
kedua membran terdapat ruang yang disebut ruang perinukleus. Pada daerah-daerah
tertentu membran, membran luar dan membran dalam bersatu membentuk pori.
Pori-pori ini bersama-sama dengan protein tertentu membentuk kompleks pori.
Kompleks pori melapisi setiap pori dan mengatur keluar masuknya makromolekul
dan partikel besar tertentu. Kecuali di pori, sisi dalam selubung inidilapisi
oleh lamina nukleus. Susunannya mirip jaring yang terdiri atas filamen protein
yang mempertahankan bentuk inti. Selain itu terdapat matriks inti, yaitu suatu
kerangkan serat yang membentang di seluruh bagian dalam nukleus..
Gambar 1.2. Ultrastruktur inti (Sheeler dan Bianchii dalam Adnan, 2011)
D. Penampang Melintang Selubung Inti
Membran
luar selubung inti meruakan struktur yang dinamis, dimana pada tempat-tempat
tertentu berfusi dengan retikulum endoplasma. Pada membran luar selubung inti
juga dapat dijumpai partikel-partikel ribosom. Membran luar dan membran dalam
mempunyai perlekatan dengan bagian dalam sel. Pada sel-sel tertentu terdapat
filamen-filamen dengan tebal 10nm yang memanjang dari permukaan sebelah luar
selubung inti ke dalam sitosol, kadang-kadang ujungnya berhubungan dengan organel-organel
lain atau membran plasma. Permukaan. dalam selubung inti juga dilapisi dengan
filamen-filamen dan struktur serabut. Beberapa filamen dan serabut dapat
memanjang hingga ke bagian dalam inti, dan yang lain dapat melekat ke bahan
kromatin. Dengan demikian nukleus bukan merupakan elemen yang mengapung bebas
di dalam sel, melainkan posisinya ditahan oleh filamen-filamen yang memanjang
dari permukaannya ke seluruh bagian dalam sel.
Struktur
selinder bukan membran yang mengelilingi bagian dalam pori disebut annulus. Di
dalamnya terdapat satu granula pusat. Pada beberapa preparat terlihat adanya
serabutserabut keluar dari granula pusat dan bahan annulus tegak lurus dengan
bidang selubung inti. Selain struktur tersebut, terdapat pula bahan amorf yang
membentuk suatu diafragma.
E. Kompleks Pori Inti
Pori
inti terdapat pada semua sel eukariotik, baik tumbuhan maupun hewan. Pori
dibentuk dari hasil fusi melengkung membran dalam dan membran luar. Bersama
dengan struktur-struktur yang bukan membran membentuk kompleks pori. Diameter
pori berkisar 80 nm. Jumlah pori bervariasi, tergantung pada tipe dan keadaan
fisiologis sel. Terdapat hubungan antara kerapatan pori dengan kemampuan
selubung inti mengangkut RNA dari inti. Kerapatan pori rendah pada sel yang
aktivitas metabolismenya rendah atau selama fase daur sel yang tidak aktif.
Kerapatan pori pada sel darah merah dan limfosit. Sel-sel yang aktif
berproliferasi berkisar 7-12 pori/um2. Sel-sel yang terdiferensiasi tetapi sangat aktif
berkisar 15-20 um2, misalnya sel-sel
hati, ginjal dan otak. Sel-sel terspesialisasi seperti sel-sel kelenjar ludah
mendekati 40 pori/um2. Jumlah pori per
inti bervariasi dengan rentang antara 100 – 5 x 107. Pada sel somatic,
penyebaran pori pada permukaan selubung inti tidak selalu acak, terkadang
menyerupai barisan, berkelompok hingga heksagonal.
Gambar 1.3. Skema
kompleks pori inti (Thrpe dalam Adnan, 2011)
F.
Korteks Inti
Korteks
adalah matriks serabut dengan tebal berkisar 300 nm, tersusun dalam gelungan
menyerupai corong yang menyempit ke arah membran inti sebelah dalam. Rasio pori
dengan corong tidak sama dengan satu. Paling tidak ada tiga model hubungan
antara corong dan pori, yaitu:
1.
Corong mempunyai saluran ke beberapa pori
2.
Tidak terdapat perlekatan langsung antara saluran dan pori
3.
Satu corong melekat pada satu pori tertentu dan setelah beberapa waktu
melekat kembali ke satu pori lain
G.
Biokimia Selubung Inti
Selubung
inti yang diisolasi mengandung protein, fosfolipida, RNA dan DNA. Adanya DNA
dan RNA mungkin disebabkan oleh kontaminasi karena membran inti berasosiasi
erat dengan bahan kromatin. Sebagian besar preparat selubung inti mengandung
kirakira 20 protein yang berbeda-beda. BM berkisar 16.000 – 160.000 dalton.
Konsentrasi lipida selubung inti relatif hamper sama dengan yang terdapat di
dalam retikulum endoplasma. Misalnya selubung inti dalam beberapa sistem
mengandung konsentrasi asam lemak jenuh lebih rendah, yaitu lesitin dan fosfatidilkolin,
tetapi tingkat kolesterol dan trigliserida lebih tinggi dibandingkan dengan
mikrosom. Hal ini menunjukkan bahwa selubung inti lebih stabil dari pada
membran reticulum endoplasma. Selubung inti mengandung enzim
glukosa-6-fosfatase, yaitu enzim maker retikulum endoplasma. Enzim ini terdapat
pada membran luar selubung inti. Selain itu juga mengandung NADH, sitokrom c
reduktase, NADH sitokrom b5 reduktase
dan NADPH- sitokrom c reduktase. Selain itu juga terdapat enzim sitokrom P 450
yang khas untuk retikulum endoplasma dan berperan sebagai penerima electron
dari NADPH- sitokrom c reduktase.
Beberapa cara yang
melibatkan selubung inti dalam pengangkutan, yaitu:
1.
Kompleks pori dengan ciri menyerupai saluran merupakan satu cara
angkutan langsung dari nukleoplasma ke sitoplasma atau sebaliknya.
2.
Angkutan melintasi membran dalam, baik langsung atau secara
pinositosis. Bahan akan diangkut ke ruang perinukleus ke sisterna retikulum
endoplasma, dan dari ruang perinukleus ke sisterna retikulum endoplasma atau bahkan
ke luar sel. Dengan cara ini nukleoplasma mempunyai hubungan langsung dengan
lingkungan luar sel dan juga sebaliknya.
3.
Pinositosis membran luar selubung inti atau seluruh selubung inti dapat
membawa atau mengangkut vesikula ke dalam sitoplasma
Gambar 1.5 Ringkasan
cara transpor melintasi membran inti (Thorpe dalam Adnan, 2011)
Selubung
inti merupakan satu rintangan fisik dalam sel. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa air, ion-ion dan molekulmolekul kecil seperti gliserol dan sukrosa
melintasi selubung inti dengan cepat sehingga laju gerakannya tidak dapat
diukur. Molekul-molekul seperti nukleosida fosfat, pemebntuk asam nukleat dan
subtrat-subtrat yang diperlukan untuk jalur metabolisme di dalam inti bebas
untuk melalui selubung inti.
Berbagai
jenis protein harus masuk ke dalam inti untuk melaksanakan fungsi sebagai enzim
dalam biosintesis dan untuk berperan sebagai zat struktural dan zat pengatur.
Sebagian besar protein tersebut mempunyai BM berkisar antara 20.000 - 90.000
dalton. Selubung inti mulai membtasi gerakan-gerakan partikel dengan diameter
> 9 nm. Berbagai hasil proses di dalam inti akan dikeluarkan dari dalam
inti, misalnya berbagai macam RNA dan
partikel-partikel ribonukleoprotein yang merupakan prazat bagi RNA dan ribosom.
H.
Kromosom
Baik organisme
eukariota, maupun prokariota, di dalam selnya terkandung kromosom. Pada
organisme eukariota, kromosom terdapat di dalam inti sel (nukleus), sedangkan
pada organisme prokariota kromosomnya terdapat di dalam sitoplasma atau badan
khusus yang disebut nukleoid. Kromosom berasal dari bahasa latin yaitu chroma
yang berarti berwarna dan soma yang berarti tubuh.
T.
Boveri dalam Adnan (2011) mengemukakan bahwa kromosom merupakan pembawa sifat
keturunan. Pernyataan tersebut dikenal dengan teori kromosom. Sel kelamin atau
gamet mengandung separuh dari jumlah kromosom yang terdapat di dalam sel somatis, sebab itu disebut haploid (n kromosom). Satu
set kromosom haploid dinamakan genom. Pada hewan dan tumbuhan tinggi, sel-sel
somatisnya adalah diploid (2 n kromosom), mengandung 2 set kromosom. Pada organisme
yang bereproduksi secara seksual, satu set kromosom diturunkan dari maternal
(maternal set) dan satu set yang lain diturunkan dari paternal (paternal set).
Kromosom dalam keadaan diploid terdapat berpasangan, dimana setiap pasang
terdiri dari satu kromosom yang diturunkan secara maternal dan satu kromosom
yang diturunkan secara paternal. Kromosom-kromosom tersebut mempunyai bentuk,
besar dan komposisi yang sama. Sepasang kromosom tersebut dinamakan kromosom homolog.
Jumlah
kromosom pada setiap species adalah konstan, akan tetapi jumlah kromosom pada
setiap inti sel bervariasi antara satu species dengan species lainnya. Ascaris megalocephalus merupakan makhluk
dengan jumlah kromosom paling sedikit, yaitu ada dua kromosom di dalam sel
somatisnya.
Ukuran
kromosom bervariasi antara satu species dengan species lainnya. Dengan
mikroskop elektron dapat diketahui bahwa kromosom hewan lebih kecil
dibandingkan kromosom tumbuhan. Panjang kromosom berkisar 0,2 u -50 u dengan
diameter antara 0,2-20u. Kromosom manusia mempunyai panjang 6 u. Pada umumnya
makhluk dengan jumlah kromosom sedikit memiliki kromosom dengan ukuran lebih
besar dibandingkan dengan makhluk dengan jumlah kromosom lebih banyak.
Bentuk
kromosom sangat mudah tanpak pada setiap fase pembelahan inti (mitosis). Setiap
kromosom dalam genom dapat dibedakan bentuknya antara satu dengan yang lain
dengan beberapa kriteria meliputi: (i) panjang kromosom, (ii) posisi sentromer
(iii) adanya satelit. Berdasarkan perbedaan posisi sentromer, kromosom
dibedakan atas 4 tipe yaitu (i) metasentrik, jika sentromernya terletak pada
bagian median (ii) submetasentrik, jika sentromer terletak pada bagian
submedian (iii) akrosentrik, jika sentromer terletak di dekat salah satu lengan
kromosom, satu lengan kromosom sangat pendek, sedangkan lengan yang lainnya
sangat panjang (iv) telosentrik, jika sentromer terletak pada salah satu ujung
kromosom, dan tampak hanya memiliki satu lengan saja.
Secara
umum dikenal ada dua tipe kromosom yaitu kromosom autosom (kromosom tubuh) dan
kromosom seks (kromosom kelamin). Umumnya makhluk hidup memiliki sepasang
kromosom kelamin dan sisanya merupakan kromosom autosom. Pada manusia terdapat
46 jumlah kromosom, terdiri atas 44 kromosom autosom dan 2 kromosom kelami atau
22 pasang kromosm autosom dan sepasang kromosom kelamin.
Di
dalam inti sel eukariota, terdapat genom yang merupakan suatu kompleks
nukleoprotein yang dikenal sebagai kromatin. Kromatin dalam bentuk
terkondensasi disebut
kromosom yang
strukturnya tampak jelas selama mitosis. Selama interfase, kromosom berada
dalam bentuk kromatin. Benang-benang kromatin mengandung dua jenis protein
utama yaitu protein histon dan protein non histon.
Dikenal
ada 5 macam perotein histon yang dijumpai dalam benang kromatin yaitu H1, H2A,
H2B, H3 dan H4 dengan rasio kurang lebih 1H1:2H2A:2H2B:2H3:2H4. Protein histon
berperan dalam memelihara integritas struktur dan fungsi kromosom. Kurang lebih
50% protein non histon merupakan protein struktural dan 50% merupakan protein
enzim. Protein struktural berperan dalam kondensasi dan pergerakan kromosom selama
mitosis dan miosis. Contoh protein struktural adalah protein mikrofilamen
berupa aktin dan protein mikrotubul berupa alfa tubulin, beta tubulin dan
miosin. Protein enzim berperan sebagai enzim serta faktor-faktor yang terlibat
selama replikasi, transkripsi dan pengaturan transkripsi misalnya RNA polimerase,
serin protease, dan asetil transferase
I.
Nukleolus
Nukleulus
terdapat di tempat yang khas pada kromosom tertentu, yaitu daerah konstriksi
sekunder atau daerah pengorganisasian nukleulus ( Nucleolus Organizer Regions= NORs).
Jumlah nucleoli di dalam inti bergantung pada jumlah kromosom yang mengandung
daerah NORs. Nukleulun dapat dibedakan atas:
1.
Zona granula atau komponen granular, mengandung parikel granula dengan
diameter 15 nm dan merupakan partikel prekuersor ribosom yang sudah matang.
2.
Zona fibriller atau komponen fibriller, mengelilingi komponen granuler,
terdiri atas fibril-fibril dengan diameter 5 nm, yaitu serabut
ribonukleoproteinhalus yang merupakan transkrip RNA. Komponen granuler dan
fibriller terdapat dalam matriks yang amorf.
3.
Kromatin yang berasosiasi dengan nukleulus, berupa fibril-fibril
kromatin yang mengelilingi nukleulur (Kromatin perinukleus) dan menembus
nukleulus (kromatin intranukleulus)
Nukleulus
merupakan tempat pembentukan dan akumulasi prekuersor ribosom (r-RNA dan
protein ribosom) sebelum diangkut ke sitosol. Ada tiga peristiwa yang merupakan
ciri fungsi nukleulus, yaitu:
1.
Transkripsi gen-gen yang mengkode RNA ribosom
2.
“Processing” (pengolahan, pemrosesan) molekul pre ribosom
3.
Perakitan subunit-subunit ribosom.
J.
Kesimpulan
Adapun
kesimpulan yang dapat ditarik dari pembahasan tentang nucleus adalah sebagai
berikut
1. Nukleus mengandung
sebagian besar gen yang mengontrol sel eukariot
- Inti dapat dibedakan menjadi empat daerah inti yang berbeda, yaitu (i) selubung inti atau nuclear envelope, (ii) anak inti atau nukleulus, (iii) heterokromatin, yaitu kromosom terkondensasi yang biasanya terdapat dekat selubung inti, tersebar di dalam inti atau mengelilingi nukleulus, dan (iv) daerah bergranula dan berfibril dengan komponen utama eukromatin, yaitu kromatin memanjang atau tersebar.
3. Selubung inti terdiri
atas membran ganda yaitu membran dalam dan membran luar. Membran luar
kadangkadang bersinambungan dengan membran reticulum endoplasma
4. Nukleulus terdapat di
tempat yang khas pada kromosom tertentu, yaitu daerah konstriksi sekunder atau
daerah pengorganisasian nukleulus ( Nucleolus Organizer Regions= NORs)
5. Nukleulus merupakan
tempat pembentukan dan akumulasi prekuersor ribosom (r-RNA dan protein ribosom)
sebelum diangkut ke sitosol
6. kromosom merupakan
pembawa sifat keturunan
7. Jumlah kromosom pada
setiap species adalah konstan, akan tetapi jumlah kromosom pada setiap inti sel
bervariasi antara satu species dengan species lainnya
8. Ada dua tipe kromosom
yaitu kromosom autosom (kromosom tubuh) dan kromosom seks (kromosom kelamin)
9. Ada 5 macam perotein
histon yang dijumpai dalam benang kromatin yaitu H1, H2A, H2B, H3 dan H4 dengan
rasio kurang lebih 1H1:2H2A:2H2B:2H3:2H4. Protein histon berperan dalam
memelihara integritas struktur dan fungsi kromosom
DAFTAR
REFERENSI
Adnan. 2011. Biologi Sel..
Makassar: Universitas Negeri Surakarta.
Kusmiati, Eviy dkk. 2009. Nukleus Pengendali Sel. Pontianak;
Universitas Tanjungpura
Tidak ada komentar:
Posting Komentar