bab 4 nukleus

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


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.


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.


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


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.


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).


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


57

bab 4 nukleus

Documents