bab 4 nukleus
DESCRIPTION
Pengetahuan tentang NukleusTRANSCRIPT
NUKLEUS
BAB IV
NUKLEUS
Deskripsi
Aktivitas sel dikontrol oleh inti sel (nukleus). Nukleus tersusun atas membran inti dan
nukleoplasma. Di dalam nukleoplasma terdapat nukleolus dan materi genetik. Materi genetik
berupa kromatin yang mengandung DNA.
Kompetensi dasar
Mengidentifikasi inti struktur dan fungsi inti sel
SELAPUT INTI
Struktur Ultra
Adanya membran yang memisahkan bahan nukleus dari sitoplasma di sekelilingnya
adalah salah satu sifat yang khas yang membedakan eukariota dari prakariota. Adanya
membran yang membatasi inti pertama kali ditunjukkan oleh O. Hertwig dalam tahun 1893.
Tetapi, pada waktu itu minat untuk mempelajari membran tersebut sangat kecil. hingga saat
mikroskop elektron dapat membuktikan bahwa membran inti adalah bersifat bilayer lipid.
Kedua membran berfusi pada tempat pori inti, sedang di bagian-bagian lain dipisahkan oleh
ruang perinukleus yang bervariasi dalam ketebalannya antara 10-50 nm. Kenampakan yang
melipat pada pori-pori inti dan tipisnya ruang perinukleus memantapkan istilah "nuclear
envelope". Suatu bahan, yang "fibrous" terdapat di sebelah dalam membran inti; diduga
memberi kekuatan pada membran inti dan merupakan tempat heterokromatin yang perifer.
Bahan Ajar Biologi Sel
50
NUKLEUS
Fungsi
Fungsi membran inti bermacam-macam. Fungsi utamanya yaitu
mengkompartementalisasi nukleoplasma. Mitokondria, badan-badan golgi, lisosom, kloroplas,
dan organela lain yang tidak termasuk ke dalam bagian inti, sedangkan kromasom dan
nucleoli jarang keluar ke sitoplasma. Namun precursor ribosom dari nukleolus dan molekul
mRNA dan tRNA dapat meninggalkan inti melewati pori inti. Juga, moiekul-molekul memasuki
inti dari sitoplasma.
Gambar 4.1 Hasil mikroskop elektron dari selaput inti
MATRIKS INTI
Komposisi Kimia
Komponen kimia yang pokok pada matriks adalah protein. Tergantung pada tipe sel
atau jaringan asal matriks, protein mungkin lebih dari 90 % dari bahan, dengan jumlah kecil
RNA, DNA, dan fosfolipida.
Fungsi
Bahan Ajar Biologi Sel
51
NUKLEUS
Fungsi matriks inti adalah replikasi, transkripsi, dan proses dan transpor post-
transkripsional.
Gambar 4.2 Model untuk susunan porus inti.
MATERI GENETIK
KROMATIN
Tergantung pada sifat-sifat pewarna, dibedakan dua tipe kromatin pada inti interfase
(Gambar 4.1). Bagian kromosoma yang diwarnai, berwarna terang muda hanya sebagian
mengalami kondensasi; kromatin ini disebut eukromatin dan biasanya merupakan sebagian
besar kromatin yang tersebar setelah mitosis berakhir. Pada daerah pewarnaan yang nampak
lebih gelap, kromatin tetap pada keadaan terkondensasi dan disebut heterokromatin. Biasanya
terdapat beberapa kromatin yang terkondensasi di sekeliling nukleolus, disebut kromatin
intranukleolar. Kromatin perinukeolar dan kromatin intranukleolar mempunyai hubungan satu
sama lain. Keduanya disebut kromatin nukleolar.
Bahan Ajar Biologi Sel
52
NUKLEUS
Kromatin sering berhubungan (menempel) pada membran dalam inti, disebut kromatin
perifer yang "condensed". Di antara kromatin perifer dengan kromatin nukleolar terdapat
daerah-daerah yang diwarnai muda, disebut kromatin yang tersebar.
NUKLEOSOM
Pada saat sekarang ini diketahui bahwa kromatin terdiri dari pola yang berulang-ulang
dari benda-benda yang disebut dengan nukleosom. Nukleosom tersusun dari suatu
penggabungan antara DNA dan protein inti yang sepesifik yang di namakan dengan histon.
Nukleosom tersusun oleh partikel teras, ditambah dengan "spacer" atau "linker" DNA dan H,
histon. Ini adalah unit yang mengandung 200 pasang basa DNA.
Gambar 4.3 Kromosom, nukleosom dan DNA
Nukleosom berbentuk agak selinder (quasi-cylindrical) dengan diameter ± 11
nmdan panjang ± 5,5 nm. Histon terletak di pusat dikelilingi oleh molekul DNA dengan 2 nm
melilit ke kiri dengan diameter 10,8 nm dan pitch 2,8 nm. Nukleosom dapat dibebaskan dari
kromosom dengan nuklease. Pencernaan dengan nuklease berjalan cepat dan mula-mula
membebaskan nukleosom yang mengandung 160-240 pasangan basa termasuk linker DNA
yang berhubungan dengan nukleosom yang berdekatan.
Bahan Ajar Biologi Sel
53
NUKLEUS
Pusat histon adalah suatu okamer yang masing-masing terdiri atas dua histon H2A
dan H2B, H3, dan H4. DNA hampir membentuk dua putaran mengelilingi pusat. Histon kelima
H1 tampak berinteraksi dengan DNA di temapat masuk dan keluranya nukleosom
DNA
Pada tahun 1953 Watson dan Crick mengajukan proposal tentang struktur DNA.
Menurut Watson dan Crick molekul DNA tersusun dari dua pita nukleotida. Kedua pita tersebut
berbentuk spiral yang teputar searah jarum jam. Rangka dari molekul terdiri dari gula dan
fosfat yang terletak disebelah luar. Kedua pita diikat oleh ikatan hidrogenmemalui kedua basa
nitrogen yang saling berpasangan dimana purin selalu berpasangan dengan pirimidin.
Bangunan dasar DNA adalah nukleotida. Nukleotida terdiri dari gula lima karbon
(deoksirioba), fosfat dan basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri dari purin dan pirimidin. Diketahui
bahwa nukleotida berikatan satu sama lain secara kovalen dengan rangka yang terdiri dari
gula dan fosfat. Antara nukleotida diikat dengan iakatan 3’5’ fosfodiester. Basa nirogen
berikatan dengan gula pada ujung 5’.
Gambar 4.5 Skema struktur DNA
Bahan Ajar Biologi Sel
54
NUKLEUS
Replikasi DNA
Selain mengemukakan tentang struktur DNA Watson dan Crick juga mengajukan
hipotesis tentang replikasi DNA. Menurut Watson dan Crick replikasi DNA dapat berlangsung
dengan 3 cara yaitu konservatif, semikonservatif atau dispersif. Pada model konservatif heliks
ganda induk tetap dalam keadaan utuh dan sebuah salinan yang sama sekali baru telah
dibuat. Model semikonservatif berarti keduai untai molekul induk terpisah dan setiap untai
berfungsi sebagai cetakan untuk pita baru, sedangkan model dispersif setiap untai terdiri
kedua molekul campuran antara molekul induk dan molekul anak.
Untuk menguji ketiga hipotesis model replikasi DNA, Meselson dan Stahl melakukan
eksperimen dengan menggunakan bakteri E. coli. Meselson dan Stahl membiakkan bakteri ini
dalam medium yang mengandung isotop berat nitrogen 15N selama beberapa generasi.
Dengan demikian pada akhirnya, bakteri yang ada memiliki nitrogen 15N pada seluruh nitrogen
yang menyusun nukleotidanya. Selanjutnya bakteri tadi dipindahkan pada medium yang
mengandung nitrogen yang lebih ringan yaitu nitrogen 14N. meselson dan Stahl selanjutnya
membedakan antara DNA yang kerapatannya berbeda dengan mensentrifugasi DNA yang
telah diekstrak dari bakteri. Replikasi pertama dari medium 14N menunjukkan adanya pita
hybrid 15N-14N. hal mini mematahkan hipotesis konservatif. Replikasi kedua menghasilkan DNA
yang lebih ringan dan hybrid. Hal ini mematahkan hipotesis dispersif. Dengan demikian dari
hasil eksperimen ini diketahui bahwa replikasi DNA berlangsung secara semikonservatif.
Replikasi DNA dimulai pada suatu daerah DNA yang sebut asal replikasi (origin of
replication: ORI). Daerah ini memiliki urutan DNA tertentu yang dikenali oleh enzim pembuka
pita DNA. Setalah pita DNA terbuka maka terbentuk gelembung replikasi. Pada setiap
gelembung replikasi terdapat garpu (cabang) replikasi (replication fork), suatu daerh yang
berbentuk Y di mana untai baru mulai memanjang.
Pemanjang DNA baru dikatalisis oleh enzim DNA polimerase. Saat nuklotida-
nukleotida berjejer dengan basa komplemnter sepanjang untaian pola cetakan DNA ,
nukleotida-nukleotida ini ditambahkan oleh DNA polimerase saru demi satu sehingga tumbuh
untai DNA baru. Laju pemanjangan kurang lebih 500 nukleotida per detik pada baketri dan 50
nukleotida per detik pada manusia.
Bahan Ajar Biologi Sel
55
NUKLEUS
Semula diduga bahwa replikasi DNA berlangsung secara sederhana. Akan tetapi
mengingat bahwa kedua pita dalam pilinan DNA terusun sejajar berlawanan arah (anti parallel)
mmaka satu piat tumbuh dengan arah 5’-3’ dan yang lainnya 3’-5’. Hal terakhir tidak mungkin
karena DNA polymerase hanya bekerja pada arah 5’-3’. Dengan menggunakan teknik
autoradiografi, diketahui bahwa replikasi DNA pada cetakan 3’-5’ terjadi seuntai demi seuntai.
Hal ini berarti meninggalkan sudut garpu penggadaan. Untai tersebut yang disebut dengan
ragmen Okazaki, dihubungkan satu sama lain oleh enzim DNA ligase.
NUKLEOLUS
Nukleolus adalah bagian dalam inti sel yang paling dominan dan adalah di antara
struktur subseluler yang diuraikan dengan mikroskopi (oleh Fontana dalam tahun 1774).
Nukleolus tidak dipisahkan dari bagian nukleoplasma oleh membran, tetapi pada banyak sel,
tepinya mempunyai hubungan dengan kromatin (kromatin perinukleus). Tergantung pada
keadaan fisiologi sel, nukleoli bervariasi dalam jumlah, dan ukuran. Nukleolus terutama
mengandung RNA dan protein.
Fungsi nukleolus mempunyai hubungan dengan sintesis protein. Adalah jelas bahwa
fungsi primer nukleolus adalah sintesis sebagian besar tRNA yang terdapat pada subunit kecil
dan besar pada ribosom dan penumpukan rRNA dengan protein ribosom untuk membentuk
partikel-partikel preribosom.
RANGKUMAN
Selaput inti yang memisahkan bahan nukleus dari sitoplasma di sekelilingnya adalah
salah satu sifat yang khas yang membedakan eukariota dari prakariota. Selaput inti berfungsi
mengkompartementalisasi nukleoplasma.
Komponen kimia yang pokok pada matriks adalah protein. Tergantung pada tipe sel
atau jaringan asal matriks, protein mungkin lebih dari 90 % dari bahan, dengan jumlah kecil
RNA, DNA, dan fosfolipida. Fungsi matriks inti adalah replikasi, transkripsi, dan proses dan
transpor posttranskripsional.
Nukleolus adalah bagian dalam inti sel yang paling dominan dan adalah di antara
struktur subseluler yang diuraikan dengan mikroskopi (oleh Fontana dalam tahun 1774).
Bahan Ajar Biologi Sel
56
NUKLEUS
Nukleolus tidak dipisahkan dari bagian nukleoplasma oleh membran, tetapi pada banyak sel,
tepinya mempunyai hubungan dengan kromatin (kromatin perinukleus). Tergantung pada
keadaan fisiologi sel, nukleoli bervariasi dalam jumlah, dan ukuran. Nukleolus terutama
mengandung RNA dan protein.
LATIHAN
1. Jelaskan fungsi selaput inti
2. Jelaskan poses replikasi DNA
3. Jelaskan struktur DNA menurut Watson dan Crick.
SENARAI
Eukromatin : Bagian kromosom yang berwarna terang muda hanya sebagian
mengalami kondensasi; dan biasanya merupakan sebagian besar
kromatin yang tersebar setelah mitosis berakhir.
Heterokromatin : nampak lebih gelap, kromatin tetap pada keadaan terkondensasi.
Biasanya terdapat beberapa kromatin yang terkondensasi di
sekeliling nukleolus, disebut kromatin intranukleolar. Kromatin
perinukeolar dan kromatin intranukleolar mempunyai hubungan satu
sama lain. Keduanya disebut kromatin nukleolar.
Nukleolus : bagian dalam inti sel yang paling dominant yang terdiri dari RNA dan
protein.
Nukleosom : pola yang berulang-ulang pada kormatin yang tersusun dari suatu
penggabungan antara DNA dan protein inti yang sepesifik yang di
namakan dengan histon. Nukleosom tersusun oleh partikel teras,
ditambah dengan "spacer" atau "linker" DNA dan H, histon. Ini adalah
unit yang mengandung 200 pasang basa DNA.
Replikasi DNA : Proses penggadaan DNA
Bahan Ajar Biologi Sel
57