BAB IV NUKLEUS I. PENDAHULUAN Bab ini menerangkan struktur, komponen dan fungsi nukleus, nukleolus, materi genetik di dalamya. Bagaimana transport molekul terjadi dalam nukleus juga diterangkan dalam bab ini. Diharapkan setelah mengikuti pokok bahasan ini mahasiswa dapat menjelaskan struktur dan fungsi nukleus dan materi genetik di dalamnya, menganalisis transport molekul dari dan ke dalam nukleus, menguraikan struktur internal dan fungsinya. II. MATERI A. NUKLEUS Nukleus umum terdapat pada sel eukariot dan merupakan tempat mayoritas material genetik sel (DNA-yang juga dapat ditemukan di mitokondria dan kioroplast). Nukleus mengandung komponen dan enzim yang diperlukan menjaga dan mentranskrip material genetik secara selektif (misal membuat rnrna) dan menggandakan DNA. Nukleus juga bertanggung jawab untuk sintesis dan penggabungan komponen yang diperlukan untuk mentranslasi material genetik (ribosom, trna, meskipun translasi dilakukan di sitoplasma. Nukleus terdiri dai Kompleks selaput inti-membran dalam dan luar yang mengelilingi stuktur internal yang amorfus Struktur internal yang terdiri dari: - kromatin: kompleks DNA dan protein - matriks inti: network protein fibrillar - larnina inti: network protein fibrillar di bawah selaput - nukleolus: struktur amorfus dan kompak dimana gabungan ribosom menempati nukleoplasma.
Gambar 4.1. Nukleus Fungsi: menyimpan gen pada kromosom mengatur gen dalam kromosom dalam proses pembelahan sel mentransport faktor regulasi dan produk gen melewati pori inti menghasilkan pesan (mrna) yang mengkode protein menghasilkan ribosom dalam nukleus mengatur DNA uncoiling dalam replikasi gen
B. SELAPUT INTl (NUCLEAR ENVELOPE) Struktur Nukleus dipisahkan dan sitoplasma dengan selaput inti, suatu sistem membran yang terdiri dari dua membran kosentrik, membran yang satu berlapis dibawah yang lain. Membran luar berhubungan dengan sitoplasma dan membran dalam yang memisahkan dengan bagian luar dan menghadap interior dalam sel. Selaput ini berperforasi dengan adanya poni antara 70-90 nm. Poni ini berisi rnasa yang menyerupai cincin yang berisi protein (annulus) yang mengatur pergerakan molekul besar seperti DNA dan protein. Sebagian besar inti terdapat masa yang sangat kecil, fiber knomation yang berlipat dan tidak beraturan, tebalnya sekitar 10-30 nm yang terdin dan DNA inti. Fungsi: - memisahkan materi genetik dari sitoplasma - memisahkan RNA immature dan elemen translasi (mrna harus diproses sebelum ditranslasi) - mengatur masuk dan keluarnya molekul besar dan kompleks Gambar 4.2. Selaput inti dan kompleks pori C. KOMPLEKS PORI INTl Keistimewaan selaput inti adalah adanya pori yang berhubungan dengan tingkat aktivitas inti. Biasanya terdapat kurang-iebih 20 pori per µm 2 selaput inti, 3000-4000 per nukleus mamalia. Pori ini berperan dalam transport inti-sitoplasma. Struktur Pori inti terbentuk pada daerah dalam dan luar membran selaput inti. Kurang lebih berdiameter 120 nm yang terdiri dari lebih 100 macam protein yang berbeda. Terdiri dari sub unit-sub unit berdiameter 15-20 nm yang
membentuk suatu cincin dimana tiap sub unit menghadap dalam membentuk seperti roda (Gambar 4.3). Gambar 4.3. Pori inti (Albert et al., 1994) Fungsi: adanya sistem pengaturan menghasilkan sembilan 9 nm chanel yang terdiri dari 8 chanel mengelilingi pusat dan yang ke sembilan adalah pusat transport transport pasif: ion, metabolit, protein globulat 20.000-60.000Mr termasuk histone transport aktif (tergantung GTP) molekul besar ke dalam inti. Pengiriman molekul ke luar inti D. KROMATIN Kromatin adalah nama yang rnenggambarkan material inti yang mengandung kode genetik. Kode genetik tersebut tersimpan dalarn kromosom. Ada dua tipe kromatin: Heterokromatin dan Eukromatin. Heterokromatin Merupakan bentuk rapat (condensed) dan kromatin sehingga terlihat seperti noda yang rapat. Kadang terdapat pada permukaan membran inti, hanya saja keberadaan pada permukaan membran ini akan segera dihilangkan untuk memfasilitasi transport molekul. Heterokromatin banyak terlihat pada sel yang sedang istirahat seperti limfosit atau sel memori yang menanti adanya antigen asing. Heterokromatin adalah inaktif dalam transkripsi.
Eukromatin Eukromatin berbentuk halus dan banyak terdapat dalam keadaan aktif, sel yang aktif melakukan transkripsi. Keberadaan eukromatin adalah signifikan karena DNA harus dalam keadaan uncoil untuk dapat dibaca kode genetiknya. Gambar 4.4. Struktur kromatin (Albert et a!., 1994) Kromosom Sebelum pembelahan sel (setelah sintesis DNA), kromatin mengalami kondensasi membentuk individu kromosom metafase. Kromosom ini tampak sebagai dua kromatid. Gambar 4.5. Kromosom metafase Gambar 4.6. di bawah ini memperlihatkan tingkat uncoiling yang berbeda dalam kromosom. Dimulai dan paling bawah adalah DNA helix (4 nm filamen DNA). Dalam keadaan normal DNA terbungkus sepanjang 8 histone membentuk filamen 10 nm. Tiap set dan 8 histon dipisahkan oleh daerah antara 4 nm filamen DNA (DNA untai ganda) dan Histone H1. Set 8 histone yang terbungkus DNA disebut nucleosome, 10 nm fibril nukleoprotein. Nukleosorn dipisahkan oleh daerah antara.
Gambar 4.6. Uncoiling kromosom E. NIATRIKS INTl Matriks inti merupakan jaringan fibril protein dalam sel. Fungsinya tidak pasti, tetapi diduga terlibat dalam maintanance bentuk inti, berperan dalam pengaturan dan pemisahan kromatin. Matriks inti berperan sebagai mesin perlekatan pada proses transkripsi dan replikasi serta membantu proses keluarnya mrna dari inti. F. LAMINA INTl Terdiri dari jaringan yang teratur dari filamen (protein) berdiameter 10 nm yang melekat pada bagian dalam membran. Berfungsi sebagai tempat perlekatan kromatin, memperkuat selaput inti, melarutkannya selama mitosis dan meiosis. G. NUKLEOLUS Di dalam nukleus terdapat satu atau lebih nukleolus. Nukleolus berbentuk sferik dan nampak sebagai masa granul dan fiber yang pekat. Nukleolus mengandung pengatur inti dan merupakan tempat kromosom dengan banyak kopi gen yang diperlukan untuk sintesis ribosom bersama dengan RNA dan protein ribosom pada tingkat produksi yang berbeda. Pada sel yang sehat 10.0000 ribosom dihasilkan per merit.
Gambar 4.7. Nukleolus H. TUGAS DAN LATIHAN SOAL 1. Apakah yang disebut sebagai kompleks pori inti? 2. Bagaimana struktur dan fungsi kompleks pori inti? 3. Apakah perbedaan utama heterokromatin dan eukromatin? III. PENUTUP Ringkasan Nukleus adalah pusat pengaturan sel dan merupakan siri dari organisasi sel eukariotik. Selaput inti merupakan suatu sistem membran ganda yang berperan dalam pertukaran molekul dan partikel yang dinamik yang mengarah pada aktivitas terkoordinasi dari seluruh volume sitoplasma inti. Terdapat satu fiber kromatin pada tiap kromosom yang tidak mengalami replikasi. Heterokromatin mengalami kondensasi selama interfase dan eukromatin memanjang pada fase ini diantara pembelahan inti. Pada pokok bahasan berikutnya akan dijelaskan sitoskleton dan fungsinya dalam sel.