A. Fungsi Nukleus
Nukleus memiliki peran atau fungsi yang sangat penting diantaranya sebagai berikut:
1. Mengendalikan seluruh kegiatan sel
2. Mengeluarkan RNA dan subunit ribosom ke sitoplasma
3. Mengatur pembelahan sel
4. Membawa informasi genetik
B. Struktur Nukleus
Nukleus memiliki peran yang sangat vital dalam kehidupan sebuah sel. Peranan nucleus dalam hal ini adalah untuk mengatur dan mengontrol segala aktifitas kehidupan sel serta membawa informasi genetik yang diturunkan ke generasi berikutnya. Informasi genetik ini disimpan dalam suatu molekul polinukleutida yang disebut DNA (Deoxyribonucleic acid).
DNA pada umumnya tersebar di dalam nucleus sebagai matriks seperti benang yang disebut kromatin.
Ketika sel akan memulai membelah, kromatin akan berkondensasi membentuk struktur yang lebih padat dan memendek yang selanjutnya disebut kromosom.
Kromosom tersusun atas molekul DNA dan protein histon. Struktur di dalam nucleus yang merupakan tempat berkonsentrasinya molekul DNA adalah nucleolus (anak inti).
Nucleolus berperan sebagai tempat terjadinya sintesis molekul RNA (Ribonucleic acid) dan ribosom. RNA merupakan hasil salinan DNA yang akan ditransfer ke sitoplasma untuk diterjemahkan menjadi rantai asam amino yang disebut protein.
Nukleus terdiri dari beberapa bagian yakni:
1. Selaput Inti (Membrane inti)
Membrane sel inilah yang membedakan antara sel eukaripotik dengan sel prokariotik, dimana pada sel prokariotik tidak ada membrane sel.
Membrane sel ini disebut juga karyotecha, dari kata karyon = inti; dan techa = kulit.
Membran inti adalah bagian terluar dari inti sel. Fungsi membran inti sel secara keseluruhan adalah mengadakan pertukaran zat dengan sitoplasma. Pada membran inti, terdapat pori yang berfungsi dalam pertukaran makromolekul.
Melalui membrane sel inilah nucleus dapat mengeluarkan berbagai macam RNA dan sub unit ribosom ke sitoplasma karena memiliki struktur sebagai berikut.
Dalam mikroskop elektron menunjukkan bahwa membrane nucleus memiliki 2 lapis membrane unit pararel yang dipisahkan oleh celah sempit berukuran antara 40-70 nm yang disebut sisterna perinukleus atau intermembran space. Lembaran yang terdapat di sebelah dalam disebut selaput dalam atau selaput nukleoplasmik, sedangkan lembaran luar disebut juga dengan selaput sitosolik.
Selaput nuclear tidak berupa lembaran-lembaran yang utuh. Namun, seperti penapis, selaput nucleus memiliki lubang-lubang dibeberapa tempat. Lubang-lubang tersebut dinamakan pori nuclear. Pori nuclear ini terbentuk akibat menyatunya dwilapis lipida sari selaput luar-dalam. Adanya pori nuclar ini membantu memudahkan pengangkutan bahan dan senyawa makro dari sitoplasma.
Fungsi utama dari pori nukleus adalah untuk sarana pertukaran molekul antara nucleus 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. Selaput luar selubung berhubungan langsung dengan Retikulum endoplasma. Permukaan sitosolik ditempeli oleh ribosom yang terlibat dalam sintesis protein.
Berdasarkan strukturnya, dapat dinyatakan bahwa terdapat tiga cara pengangkutan dari dan ke sitoplasma.
Cara pertama merupakan cara langsung dengan melewati pori nuclear.
Cara kedua merupakan pengangkutan lewat selaput dalam menuju ke ruang perinuklear dan diteruskan ke sisterna reticulum endoplasma.
Cara ketiga adalah dengan jalan pinositosis (proses dimana partikel-partikel kecil yang berupa cairan ditangkap oleh sel dengan cara memecah partikel-pertikel kecil tersebut menjadi partikel-partikel yang lebih kecil).
2. Anak Inti (Nukleolus)
Struktur nucleolus (anak inti) disebut juga butir inti. Nucleoli (jamak) akan terlihat di bawah pengamatan mikroskop electron sebagai sebuah atau lebih bangunan basofil yang berukuran lebih besar daripada ukuran butir-butir kromatin.
Dibawah Mikroskop nukleos dibedakan menjadi 2 bagian: Nukleonema yang berbentuk bunga karang (trbeculae) dan gelap. Dan pars amorpa berupa celah-celah yang terang. Sejak periode Mikroskop elktron nucleolus disebutkan memiliki 4 bagian:
Daerah butiran mengandung butiran-butiran yang bundar, gelap, diameter 15- 20 nm, sedikit lebih kecil daripada ribosom. Dinding serat memiliki serat-serat berdiameter 5 – 10 nm. Kedua daerah butiran dan daerah dihubungkan oleh semacam benang halus dan sama terendam dlam kandung matriks
Daerah kromatin terdiri dari serat –serat yang lebih terang dari daerah serat, berdiameter 10 nm, membentang dari satu sisi ke sisi lain nucleolus. Pusat pengatur nucleolus ini terletak pada daerah gentingan setiap kromatin, dan selama interfase selalu terletak pada bagian dalam nucleolus.
Besar nucleolus sesuai dengan aktifitas sel. Jika nucleolus besar, berarti sel giat mensintesa. Ribosom dengan (dengan ARN-r) disintesa oleh AND di dalam nucleolus, dan diangkut ke sitoplasma lewat pori inti.
Tiga jenis nucleoli: ada jenis yang berongga ada berlobang-lobang terang di dalam daerah yang gelap. Nucleoli jenis ini terdapat pada sel hati, leukosit, limfoblast (sel induk limfosit), meiloblast.
Pada jenis padat tak berlobang-lobang terang, semua bagian nucleolus homogen.
Pada jenis cincin daerah gelap membentuk cincin di sebelah luar bagian terang yang berupa lobang besar di tengah. Jenis cincin ini terdapat pada sel otot, endotel, dan sel plasma.
Bentuk dan ukuran nucleolus teratur dan tetap pada sel normal, dan menjadi tak karuan dan tetap pada sel tumor. Pada penderita leukemia limfoblast yang parah jenis cincin ditemukan bersama jenis berongga yang normal.
3. Nukleoplasma
Nukleoplasma ini disebut juga karioplasma. Cairan inti yang lebih kental daripada sitoplasma. Di dalam terendam kromatin dan nucleolus. Nukleoplasma ini mengandung protein, enzim, metabolit dan ion.
Nukleoplasma merupakan substansi transparan, semi solid (agak padat), yang terletak di dalam nukleus. Komposisi tersusun dari asam, nukleat (DNA & RNA), yang merupakan materi genetik, protein dan garam-garam mineral.
4. Protein Nukleus
Jenis protein yang terdapat pada nukleus (Nukleuprotein ) yaitu, protamin dan histon. Selain kedua jenis protein ini pada nukleus terdapat protein lain yang bersifat asam, yaitu: nonhiston protein dan enzim nucleus.
5. Garam-garam Mineral
Nukleus mengandung sejumlah kofaktor, prekursor dan mineral NAD, ATP, dan acetil CoA. Hasil analisis abu nukleus mengandung unsur fosfor kalium, natrium, kalsium dan magnesium. Fosfor banyak terdapat pada nucleolus.
6. Kromatin
Zat warna mikroteknik banyak diserap oleh struktur yang membuat gambaran seperti jala benang halus, sehingga disebut kromatin. Chroma = berwarna; tin= benang halus. Susunan kromatin sering berciri khas bagi sesuatu jenis sel dan bervariasi antara satu jenis jaringan dengan jaringan lain.
Pada beberapa sel kromatin Nampak tersebar halus, ada yang bergumpal, ada pula berbentuk jala. Kromatin dibina oleh AND dan protein.
Pada Interfase kromatin terdiri dari 2 macam yaitu:
Heterokromatin padat, gelap, karena menarik banyak zat warna mikroskopis. Daerah heterokromatin banyak menumpuk di tepi inti, sebelah ke dalam membrane dalam selaput inti. Heterokromatin inilah yang membuat selaput inti. Heterokromatin terdiri dari ADN dalam nonaktif yang melilit rapat.
Eukromatin sedikit sekali menarik zat warna, karena itu berwarna pucat/terang. Ini karena pilihan pasangan AND-nya sedang longgar dan AND tersebut sedang aktif.
Protein yang menjadi teras kromatin terdiri dari histon. Histon ini berupa butiran atau manic, dan AND melilit tiap tiap manik. Lilitan AND ini longgar lepas seperti kabel melilit kumparannya.
Jika sel membelah pilinan benang AND kromatin akan merapat dan memadat sekali, sehingga ia menjadi pendek dan tebal.Kini kromatin disebut kromosom (chroma = berwarna, soma = badan)
Ketika dalam bentuk kromosom, akan jelas terlihat bahwa bahan genetis itu terdiri dari dua daerah. Kepala(sentromer, kinektor), lazimnya hanya 1 pada tiap kromosom. Sedang lengan ada 2. Lengan ini ada yang sama panjang, ada yang satu lebih pendek, ada pula yang satu pendek sekali.
Kromosom tampak bermacam-macam dalam setiap sel. Baik bentuk maupun panjang. Tapi macamnya itu selalu tetap pada setiap species. Diantara macam-macam itu ada yang sama 2 buah. Kromosom yang sama itu disebut homolog.
7. Asam Nukleat
Asam terdapat dalam dua bentuk, yaitu : asam dioksiribosa (DNA) dan ribosa (RNA).
DNA
Molekul DNA dikenal sebagai materi genetik yang menyimpan semua informasi penting tentang segala aktivitas sel yang harus dilakukan melangsungkan sebuah kehidupan. DNA atau Deoxyribonucleic acid diibaratkan sebagai perpustakaan besar yang didalamnya terdapat buku-buku penting (gen) dan tersimpan rapi di dalam inti sel.
Molekul DNA memiliki struktur berupa dua untai polinukleutida (double strand) yang masing-masing untai polinukleutida tersusun atas rangkain nukleutida dalam bentuk deoksiribonukleutida. Setiap molekul nukleutida terdiri atas tiga gugus, yaitu gugus gula pentosa dalam bentuk deoksibosa, gugus fosfat dan gugus basa nitrogen.
Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick.DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA haliks ganda dan berpilin ke kanan.Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu:
- Gula5karbon (2-deoksiribosa)
- basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (guanini = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine=C) dan timin (thymine=T)
- gugus fosfat
RNA (Ribo nucleic acid)
RNA (ribonucleic acid) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik. RNA sebagai penyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan retrovirus.
RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasi untuk sintesis protein. RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim (ribozim) yang dapat mengkalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain.
Struktur RNA
RNA merupakan rantai tungga polinukleotida. Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu:
- 5 karbon
- basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)
- gugus fosfat
Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA.Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida.RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA.
Tipe RNA
1) RNAd, merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).
Kode genetik RNAd tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menentukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang.
2) RNAr, merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom. Setiap subunit ribosom terdiri dari 30-46% molekul RNAr dan 70-80% protein.
3) RNAt, merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian baa pendek (disebut antikodon). Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon.
Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd.
