INTI SEL (NUKLEUS)

Ketika mengamati sel bawang merah yang merupakan sel hidup, kita akan mengamati adanya bagian yang letaknya ditengah sel dan relative lebih gelap dibandingkan dengan bagian di sekitarnya. Juga setiap mengamati sel – sel epitel rongga mulut dengan pewarnaan eosin, akan tampak bagian ditengah sel yang paling menyerap wrana. Bagian seperti ini tidak akan tampak ketika mengamati sel gabus, atau sel-sel darah merah mamalia. Organel apakah itu?

Tentunya kita sudah tahu bahwa organela ini disebut inti sel atau nucleus. Nukleus adalah organel pertama yang ditemukan, yang pertama kali dideskripsikan oleh Franz Bauer pada 1802 dan dijabarkan lebih terperinci oleh ahli botani Skotlandia, Robert Brown, pada tahun 1831. Selanjutnya banyak penelitian-penelitian yang dilakukan untuk meneliti nucleus. Tahun 1910 Koosel meneliti komposisi mentes DNA, J.D.Watson and Crick menemukan struktur DNA pada tahun 1953, dan tahun 1957 A.R. Todd menemukan adanya nukleotida pada nucleus. Pada satu sel umumnya ditemukan hanya satu nukleus. Namun demikian, beberapa jaringan tertentu, atau beberapa spesies tertentu memiliki lebih daripada satu nukleus. Inti-inti dalam sel multinuklei ini dapat memiliki peran yang saling mengganti atau saling mengkhususkan diri. Pada Paramecium, terdapat dua inti sel: makronukleus (inti besar) dan mikronukleus (inti kecil). Makronukleus menjamin keberlangsungan hidup, sedangkan mikronukleus bertanggung jawab terhadap reproduksi.

Nukleus adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Elemen struktural utama nukleus adalah membran inti, suatu membran lapis ganda yang membungkus keseluruhan organel dan memisahkan bagian inti dengan sitoplasma sel, serta lamina inti, suatu struktur dalam nukleus yang memberi dukungan mekanis seperti sitoskeleton yang menyokong sel secara keseluruhan. Secara garis besar, membran inti terdiri atas tiga bagian, yaitu membran luar, ruang perinuklear, dan membran dalam. Membran luar dari nukleus berkesinambungan dengan retikulum endoplasma (RE) kasar dan bertaburan dengan ribosom. Sifat membran inti yang tak permeabel terhadap sebagian besar molekul membuat nukleus memerlukan pori inti agar molekul dapat bergerak melintasi membran. Pori nukleus bagaikan terowongan yang terletak pada membran nukleus yang berfungsi menghubungkan nukleoplasma dengan sitosol. Fungsi utama dari pori nukleus adalah untuk sarana pertukaran molekul antara nukleus dengan sitoplasma.

Molekul yang keluar, kebanyakan mRNA, digunakan untuk sintesis protein. Pori nukleus tersusun atas 4 subunit, yaitu subunit kolom, subunit anular, subunit lumenal, dan subunit ring. Subunit kolom berfungsi dalam pembentukan dinding pori nukleus, subunit anular berguna untuk membentuk spoke yang mengarah menuju tengah dari pori nukleus, subunit lumenal mengandung protein transmembran yang menempelkan kompleks pori nukleus pada membran nukleus, sedangkan subunit ring berfungsi untuk membentuk permukaan sitosolik (berhadapan dengan sitoplasma) dan nuklear (berhadapan dengan nukleoplasma) dari kompleks pori nukleus.

Meskipun bagian dalam nukleus tidak mengandung badan yang dibatasi oleh membran, isi nukleus tidak seragam dan memiliki beberapa badan subnukleus yang terbentuk dari protein-protein unik, molekul RNA, serta gugus DNA. Contoh utama dari badan subnukleus adalah nukleolus, yang terutama terlibat dalam pembentukan ribosom. Setelah diproduksi oleh nukleolus, ribosom diekspor ke sitoplasma untuk menjalankan fungsi translasi mRNA. Nukleus hanya dapat kita saksikan secara jelas pada sek eukariotik, sedangkan pada sel prokariota tidak. Tetapi apakah ini berarti sel prokariotik tidak bernukleus? Pada hal nucleus sering diidentikan sebagai pusat pengatur sel, mengapa demikian? Atau benarkah demikian?bagaimana strukturnya? Dan apakah fungsinya? Untuk itu pada bab ini kita akan diajak mempelajari nucleus sehingga pada akhir bab ini diharapkan dapat menjelaskan struktur nucleus dan menjelaskan fungsi nucleus khususnya peranannya dalam kehidupan sel.

Nukleus mendominasi bangunan sel dan kadang-kadang merupakan satu-satunya sifat sel yang dapat diidentifikasi dibawah mikroskop cahaya. Pada tingkat mikroskop ini dapat diidentifikasi sarung nucleus tipis yang mengelilinginya, atau membrane, satu atau lebih nucleoli berwarna gelap, serangkaian partikel kromatin yang berbutir halus atau yang menyerupai tambalan-tambalan kasar, dan daerah-daerah bahan amorf yang berwarna pucat. Sarung nucleus mengurung suatu ruangan dimana tersimpan sebagian besar dari asam deoksiribonukleat (DNA) sel, makromolekul dimana tersimpan informasi genetic dari sel, bersama dengan protein pokok yang bersangkutan, khususnya histon. Untuk dapat memehami masalah-masalah yang harus dipecahkan oleh nucleus, adalah penting untuk meninjau secara singkat apa yang kita ketahui tentang proses pengkopian informasi dari bahan genetis tai (transkripsani) dan cara penggunaan informasi ini pada sintesa protein (translasi) untuk keperluan mengatur fungsi sel.

Proses transkripsi genetic menghendaki pengertian mengenai bagaimana informasi-informasi dikodekan dalam asam nucleus DNA dan RNA. Penyimpanan informasi utama adalah DNA. Informasi ini dibaca dari model yang dapat digunakan untuk sintesa protein. Model ini adalah RNA. Asam nukleat terdiri dari suatu gula (pentose atau deoksipentosa), basa nitrogen (purin dan pirimidin), dan asam fosfor. Makro molekul yang panjang dari DNA atau RNA terdiri dari suatu rantai unit-unti yang bersambungan disebut nukleotida, yang masing-masing merupakan hasil kombinasi satu molekul asam fosfat , satu pentose dan satu puri atau pirimidin.

Nukleus merupakan suatu lingkungan kecil yang mempunyai hak-hak istimewa didalam sel, terselubung dalam selubung nucleus yang terdiri dari dua membrane. Membrane luarnya patah dibanyak tempat karena pori-pori kecil, sehingga dihasilkan suatu penampilan menyerupai bola bergoyang-goyang. Informasi keluar masuk nucleus melalui pori-pori itu.

Dalam kebanyakan sel, sarung luar nukleusnya bersifat kontinu dengan ER pada banyak tempat, dan strukturnya menyerupai membrane dari reticulum endoplasma. Kecuali terdapatnya DNA atau RNA dalam fraksi membrane nucleus, susunan kimia dari kedua tipe membrane serupa, mungkin kandungan protein yang sedikit lebih tinggi dalam sarung nucleus. Tampaknya lebih wajar bahwa pembungkus nukleus itu juga melakukan beberapa dari proses sekresi dan transport yang berkaitan denagn reticulum endoplasma. Sifat-sifat dari membrane bagian dalam mungkin berbeda denagan sifst-sifat membran luar, tetapi argumentasi untuk pendapat ini belum mantap betul.

Permukaan dalam srung nucleus memelihara hubungan mantap dengan bahan genetic, yag dalam nucleus interfase (tidak sedang mengalami pembelahan sel) terdapat dalam kelompok-kelompok kental yang disebut heterokromatin. Kromatin yang tidak mengental eukromatin. Banyak nucleus mempunyai kulit kromatin yang melekat pada sarung nucleus. Perlekatan pada membrane nucleus tampaknya terbatas pada tempat-tempat kesukaan pada kromosom-kromosom yang tertentu.

Sifat istimewa dari sarung nucleus yang membedakan dari yang lainnya adalah susunan porinya. Hanya dalam kasus-kasus tertentu tidak terdapat pori, misalnya dalam gelung membrane nucleus yang melipat kedalam bagian tengah dari sperma. Pori-pori merupakan tempat bersatunya kedua membrane sisterna, dalam dan luar dari sarung nucleus.

Ciri – ciri Umum Nukleus

Nucleus dijumpai pada hamper semua sel eukariota. Mengapa disebut hamper pada semua sel eukariota? Adakah sel eukariota yang tidak mempunyai nucleus? Ternyata pada sritrosit mamalia dan sel pembuluh tapis pada tumbuhan ,nucleus ditemukan. Benarkah demikian?

Letak nukleus pada umumnya akan dapat kita amati pada bagian tengah dari sel, tetapi ada pula inti yang letaknya ditepi sel, misalnya pada adiposity dan pada sel otot skelet. Letak ini dipengaruhi oleh aktivitas sel. Ada yang pada tingkat awal embrio berada di tengah, tetapi setelah diferensiasi nucleus berada ditepi. Namun demikian pada umumnya tetap berada di tengah sel. Nukleus tidak dapat bergerak bebas karena terperangkap didalam jarring-jaring yang terbuat dari filament intermedia dan mikrofilamen.

Apakah setiap sel hanya memiliki nucleus tunggal ? Ternyata tidak. Sel dengan nucleus tunggal (mononucleated cells) ditemukan pada sel hewan dan tumbuhan. Jumlah nucleus lebih dari satu dijumpai misalnya pada Paramaecium. Pada hewan ini ditemukan dua nucleus (dinuclei cells) yaitu makro dan mikro nucleus. Sedangkan sel dengan jumlah nucleus lebih dari dua atau banyak (polynucleated cells) dijumpai pada otot skelet sel hewan dan pada tumbuhan misalnya pada ganggang Vaucheria.

Bentuk nucleus pada umumnya ekivalen dengan bentuk sel. Bila sel berbentuk bulat atau kubus maka bentuk nucleus juga akan bulat. Jika sel berbentuk silindris atau prima maka nucleusnya akan berbentuk lonjong. Sedangkan jika bentuk selnya pipih (squamosa) maka nukleusnya berbentuk discoidal. Padas sel leukosit dan infusoria bentuk nucleus tidak beraturan. Sedangkan ukuran nucleus tergantung pada volume sel. Jumlah AND dan protein, serta berkaitan dengan perkembangan metabolism sel.

Struktur dan Fungsi Membran Nukleus

Beberapa waktu yang lalu kita telah mempelajari materi tentang membrane sel. Ternyata kita masih ingat bagaimana struktur molecular membrane sel. Ternyata struktur molecular membrane nucleus sama dengan membrane sel. Bahkan juga dengan beberapa membrane organela yang lain, yaitu terdiri dari fosfolipid dan protein tersusun mozaik zalir.

· Membran nucleus terdiri dari dua lembar selaput yang saling berimpitan. Keduanya hanya dipisahkan oleh ruangan sempit yang disebut perinukleus.

· Lembaran yang disebelah dalam disebut selaput dalam atau selaput nukleoplasma sedangkan lembaran yang disebelah luar disebut selaput luar atau selaput sitosol.

· Membran nucleus berpori. Pori-pori ini disebut pori nucleus.

· Pori nucleus ini terbentuk akibat menyatunya dwilapis lipid dari selaput nukleoplasma dan selaput sitosol. Jumlah pori kira-kira 10% dari luas permukaan inti. Adanya pori nucleus ini memudahkan pengangkutan bahan atau senyawa dari atau menuju ke sitoplasma.

Agar pemahaman kita meningkat maka untuk selanjutnya akan kita bahas secara lebih terperinci struktur dan fungsi selaput dalam atau selaput nukleoplasma dan selaput luar atau selaput sitosol nucleus. Selaput dalam atau nukleuplasma membrane nucleus berlapiskan suatu anyaman setebel 10 sampai 20 nm. Anyaman ini terbuat dari filament intermedia yang pada mamalia terdiri dari 3 protein yaitu lamin A, B, dan C. Anyaman filament ini disebut lamina nucleus. Lamina ini dapat dipisahkan dari selaput nukleoplasma. Protein lamina ini berikatan dengan protein integral maupun perifer dari selaput dalam. Protein-protein lamina ini juga berikatan dengan benang-benang halus yang terdapat dalam nucleus. Benang-benang halus ini tak lain adalah kromatin. Lamin nucleus ni sangat dinamis artinya mudah terurai dan mudah terkait kembali. Misalnya pada saat pembelahan sel lamina ini oleh proses fosforilasi akan terurai menjadi lamin A fosfat, lamin C fosfat dan lamin B yangtetap terikat pada selaput dalam. Bila pembelahan memasuki tahap akhir terjadi defosforiulasi dan almina nukleoplasma ini terkait kembali.

Selaput luar atau selaput sitosol nucleus berhubungan langsunng dengan reticulum endoplasma. Permukaan selaput sitosol ini penuh ditempeli oleh ribosom tempat dimana protein disintesis. Protein yang disintesis ini akan dicurahkan kedalam ruang perinukleus yang berhubungan dengan lumen reticulum endoplasma. Pada permukaan selaput sitosol ini terjulur filamen-filamen yang sebagian akan menempel atau berkaitan dengan menbran organela-organela lain.Dengan demikian selaput sitosol nucleus ini seperti terperengkap dalam jala-jala dan tidak dapat bergerak bebas.

Struktur membrane nucleus yang sedemikian rupa tersebut ternyata berkaitan dengan fungsinya. Fungsi membrane nucleus sangat rumit, di satu pihak selubung nucleus merupakan suatu pembatas, dipihak lain karena berpori maka juga berfungsi sebagai sarana pengangkutan antar kompartenen (ruangan). 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.

Berdasarkan strukturnya terdapat tiga cara pengangkutan dari dan ke sitoplasma :

· Cara pertama adalah dengan melewati pori nucleus

· Cara kedua adalah dengan pengangkutan melalui selaput dalam menuju ke ruang perinukleus dan diteruskan ke sisterna (lumen)

· Cara ke tiga adalah dengan jalan pinositosis

Sebagai pembatas membrane nucleus akan menghalangi perpindahan molekul dari dan ke sitoplasma. Air, ion-ion, dan mikromolekul senyawa organic misalnya gliserol dan sukrosa dapat melewati membrane nucleus dengan mudah dan cepat. Meskipun demikian ternyata permeabilitas membrane nucleus berbeda untuk setiap sel. Khusus transport protein yang diperlukan untuk replikasi dan transkripsi AND tidak ada hambatan.

Struktur Nukleus

Di dalam inti sel (nucleus), DNA tersusun sangat rapi sehinggan dapat dipublikasikan sebagai atau seluruhnya dengan hanya sedikit kesalahan saja. Nukleus tampak sebagai struktur bulat atau memanjang, biasanya dibagian pusat sel. Pada jaringan mamalia, garis tengahnya biasanya berfariasi antara 5 dan 10 µm. Intinya terdiri atas selaput inti, kromatin, anak inti, dan matriks inti. Ukuran dan ciri morfologis inti dalam jaringan spesifik cenderung seragam, dengan sedikit pengecualian.

Adanya inti dengan cirri tidak teratur (misalnya ukuran yang bervariasi, pola kromatin yang tipis) dengan kapasitas menyerbu jaringan tetangganya, adlah cirri morfologis utama yang dipakai oleh ahli patologi untuk memperkirakan derajad keganasan sebuah tumor.

Selaput inti

Membran nucleus dapat dilihan dibawah mikroskop cahaya berupa garis tipis mengelilingi nucleus. Membran nucleus ini terutama adalah lapisan tipis hetero kromatin yang membatasi dan mengikatkan diri pada permukaan dalam selaput inti bagian dalam. Namun, mikroskopi electron menunjukan bahwa inti sebenarnya dikelilingi oleh dua membrane unit parallel yag dipisahkan oleh celah sempit (40-70 nm) yang disebut siterna perinukleus. Bersma-sama, pasangan membrane serta celah diantaranya merupakan selaput inti. Lamina fibrosa adalah struktur protein yang berhubungan erat dengan membran dalam dari selaput inti , yang bervariasi ketebalannya dari 80 nm hingga 300 nm, bergantung pada sel yang diamati. Di sekitar selaput inti, pada tempat menyatunya membrane luar dan dalam, terdapat celah-celah sirkular, yaitu pori inti yang menyediakan jalan di antara inti dan sitoplasma. Pori ini bergaris tengan rat-rata 70 nmdan terdiri dari 8 subunit. Pori ini tidak terbuka namun dijembatani oleh sebuah membrane kedap-elektron berupa diafragma protein lapis tunggal. Struktur ini lebih tipis dari membran yang membentuk selaput inti

Nukleolus Struktur dan Fungsinya

Kita tentunya pernah mendengar bahwa didalam nucleus terdapat benda lain yang disebut dengan istilah anak inti atau nucleolus.Apakah sebenarnya nucleolus itu? Nukleolus adalah butiran bersifat asam yang terletak di inti. Jumlahnya bisa 1, 2 , atau 3 tergantung spesiesnya. Ukuran sebanding dengan aktivitas sel. Sel aktif nukleolusnya besar misalnya pada oosit, sel neuron, dan sel sekretori. Padas el tidak aktif ukuranya kecil. Komposisinya terdiri dari protein terutama protein fosfat, t-RNA, fosfatase, nukleotida fosforilase, AND, dan nukleotida.

Struktur nucleolus tersusun dari:

· Zona granuler, terdapat pada bagian tepi, butiran-burtiran padat dengan ukuran sekitar 150-120 A˚, serta mengandung protein ribonukleat.

· Zona fibrilar atau nukleolonema, berupa serat-serat dengan ukuran 50-60 А˚ terdiri dari protein ribonukleat.

· Zona amorf, hanyaterdapat pada nucleolus tertentu

· Kromatin nucleolus, bagian ini tersusun dari serat-serat tebal lebih kurang 100 A˚ mengandung and pada bagian tertentu.

Fungsi utama nucleolus adalah untuk pembentukan ribosom dengan cara perakitan protein ribosom dan r-RNA. Nukleolus adalah struktur bulat , bergaris tengah sampai 1 mm, kaya akan rRNA dan protein. Umumnya bersifat basofilik nila dipulas dengan hematoksilin dan eosin. Dengan mikroskop electron nucleolus tampak terdiri atas tiga unsure berbeda. Satu atau lebih daerah pucat terdiri atas pengatur DNA-nukleolus-urutan basa yang berupa sandi untuk rRNA. Pada gemon manusian, lima pasang kromosom mengandung pengatur nucleus. Didekatnya terdapat serat-serat ribonukleoprotein 5-10 nm berhimpit padat, yaitu pars fibrosa yang terdiri atas transkrip primer dari gen rRNA. Unsur ketiga nucleolus adalah pars granulosa , terdiri ats granul-granul 15-20 nm (Merupakan ribosom yang sedang mematang).

Gbr. Nukleus (Inti Sel)

Kromosom, Kromatin dan Materi genetik

Pada sel eukariota meteri genetic dikemas dalam genom-genom. Di sebagian besar genom tersaji dalam kesatuan-kesatuan kromatin. Setiap kesatuan yang merupakan bentuk padat dari kromatin disebut kromosom. Kromosom bentuk dan ukurannya berubah-ubah. Kromosom memiliki sepasang lengan masing-masing berada sebelah menyebelah yang dipisahkan oleh suatu lekukan. Pada stadium metaphase kromosom mengalami replikasi sehingga setiap kromosom tersusun dari dua kromatida. Dua kromatida tersebut diikat oleh mikrotubula kinetokor pada daerah yang disebut sentromer, membentuk suatu lekukan sehingga tampak mempunyai 2 pasang lengan. Sentromer berperan sebagai pusat gerakan kromosom selama stadium anaphase. Bentuk kromosom seperti yang diterangakan diatas hanya tampak pada saat mitosis. Pada saat interfase bentuk kromosom seperti trsebut akan menghilang. Benarkah menghilang? Ternyata tidak. Pada saat, kromosom berubah menjadi filament-filamen halus. Filamen-filamen halus ini disebut kromatin.

Koromatin dibedakan berdasarkan daya serapnya terhadap larutan pewarna. Heterokromatin adalah kromatin yang menyerap warna denagn kuat , sedangkan eukromatin kurang kuat menyerap warna. Berdasarkan lokasinya kromosom dibedakan menjadi dua daerah yaitu pertama kromatin nucleolus terdiri dari kromatin perinukleus yaitu kromatin yang berada di sekeliling nucleolus dan kromatin itranukleolus berada didalam nucleolus. Kedua kromatin peripheral yaitu kromatin yang berkaitan dengan membrane sel.

Kromatin apabila diamati dengan mikroskop electron ternyata terdiri dari untaian manik-manik. Manic-manik tersebut berdiameter 10 nm, sedangkan filamen penghubungnya berdiameter 2 nm. Manic-manik tersebut disebut nukleosom. Nukleosoma tersusun dari oktamer histon (4 pasang histon) yang disebut molekul pusat dan dililit oleh DNA setebal 2nm. Rantai dna mengelilingi histon dalam 2 lilitan, setiap lilitan mengandung 83 pasang basa. Kumpulan dari solenoid membentuk kromatin dengan garis tengah 10 nm, sedangkan pilinan untain lurus membentuk kromatin dengan garis tengah 30 nm. Setiap putaran pilin terdiri dari sekitar 6 buah nukleosom. Kumpulan dari putaran pilin membentuk struktur yang disebut solenoid. Pembentukan struktur solenoid dipengaruhi oleh histon H1. Solenoid-solenoid satu sama lin dihubungkan oleh DNA – ase I, sedangkan DNA nuleosom dan DNA perentang tidak terpengaruh. DNA yang peka dengan DNA – ase memiliki arti penting bagi ekspresi gen.

Dapat dibedakan dua jenis kromatin baik dengan mikroskop cahaya maupun dengan mikroskop electron. Heterokromatin (Yn.heteros,lain, + chroma, warna) yang kedap electron dan tampak sebagai granul kasar dalam mikroskop electron, terlihat dalam mikroskop cahaya (setelah pemulasan yang sesuai) dengan gumpalan basofilikdari nukleo-protein. Eukromatin tampak sebagai struktur terorganisasi hanya dalam mikroskop electron. Kromatin terutama terdiri atas pilinan benang DNA yang terikat pada protein basa (histon), strukturnya secara skematis digambarkan pada. Unit structural dasar dari kromatin adalah nukleosom, yang terdiri dari histon sebagai pusatnya. 2 kopi masing-masing dari histon H2A, H2B, H3, dan H4, diluarnya melibat 166 pasang basa DNA. Segmen 48-pasang basa lain membentuk penghubung antara nukleosom berdekatan , dan jenis histon lain lagi (H1 atau H5) terikat pada DNA ini.

REFERENSI:

Sumadi.Marianti,Aditya.2007.Biologi Sel.Yogyakarta : Graha Ilmu

Junqueira L.Carlos.1995.Histologi Dasar.Penerbit Buku Kedokteran EGC : Jakarta

Bevelander, Gerrit. Ramaley,Judita A.1988.Dasar-dasar Histoligi.Penerbit Erlangga : Jakarta

http://id.wikipedia.org/wiki/Inti_sel

http://www.fp.unud.ac.id/biotek/biologi-sel/nukleus-dan-materi-genetik/nukleus/