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?
Nukleus adalah
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 adalah organel pertama
Struktur Inti Sel
Inti sel merupakan organel terbesar dalam sel hewan. Di dalam sel mamalia, diameter rata-rata inti sel diperkirakan sekitar 6 mikrometer (μm) dan menempati sekitar 10% dari total volume sel. Cairan yang melekat pada inti sel disebut nukleoplasma, dan komposisinya mirip dengan sitosol yang ditemukan diluar inti sel. Komposisi inti sel terdiri dari membran inti, nukleoplasma, kromosom, dan anak inti (nukleolus)
Membran Inti
Inti sel pada sel eukariot diselubungi oleh membran inti. Secara garis besar, membran inti terdiri dari tiga bagian yaitu membran luar, ruang perinuklear, dan membran dalam. Membran luar seringkali terhubung dengan retikulum endoplasma (RE) yang ditempeli oleh ribosom. Di membran inti terdapat pori inti yang bertujuan untuk memudahkan melakukan pertukaran molekul antara inti sel dengan sitoplasma. Molekul tersebut kebanyakan merupakan mRNA yang digunakan untuk sintesis protein.
Nukleoplasma
Nukleoplasma adalah cairan yang terdapat di dalam inti sel yang transparan dan kental. Nukleoplasma mengandung kromatin, granula, nukleoprotein, dan senyawa kimia kompleks. Pada saat pembelahan sel, benang kromatin menebal dan memendek serta mudah menyerap zat warna disebut kromosom. Benang kromatin tersusun atas protein dan DNA. Di dalam benang DNA inilah tersimpan informasi kehidupan. DNA akan mentranskripsi diri (menyalin diri) menjadi RNA yang selanjutnya akan dikeluarkan ke sitoplasma.
Kromosom
Inti sel mengandung banyak gen dari DNA yang tersusun dan membentuk struktur yang disebut kromosom. Setiap sel manusia mempunyai untaian DNA sepanjang dua meter. Di dalam inti sel juga terbentuk protein DNA kompleks yang dikenal sebagai kromatin. Terdapat dua jenis kromatin yaitu eukromatin dan heterokromatin. Eukromatin merupakan bentuk DNA yang lebih sederhana dan mengandung gen yang diekspresikan oleh sel. Sedangkan heterokromatin adalah bentuk DNA yang lebih kompleks dan mengandung DNA yang telah ditranskripsi.
Nukleolus
Nukleolus lebih dikenal dengan istilah “anak inti”. Nukleolus adalah “noda” tebal yang ditemukan di dalam inti sel. Nukleolus tidak dikelilingi oleh membran dan sewaktu-waktu disebut suborganel. Nukleolus tersusun atas fosfoprotein, orthosfat, DNA, dan enzim. Fungsi utama nukleolus adalah untuk mensintesis rRNA dan merakit ribosom. Struktur nukleolus bergantung pada aktivitasnya. Jika sintesis rRNA berhenti, nukleolus menghilang atau mengecil. Jadi, nukleolus bukan merupakan organel yang tetap
Baca Juga :
Bagian-Bagian Sel : Membran Sel, Sitoplasma, Dinding sel, Organel Sel
Fungsi Inti Sel
Inti sel mampu untuk melakukan transkripsi gen yang dipisahkan dari tempat transkripsi di sitoplasma. Fungsi utama inti sel adalah untuk mengontrol ekspresi gen dan mereplikasi DNA di dalam sel. Fungsi dari inti sel hewan dan inti sel tanaman hampir sama. Hal ini karena fungsi dikategorikan berdasarkan sifat sel prokariotik dan eukariotik. Sel tumbuhan dan hewan keduanya eukariotik.
Pengelompokan dalam Sel
Inti sel mampu mengatur apa yang ada di dalamnya, dan menyalinnya ke sitoplasma bisa diperlukan. Kompartementalisasi Sel adalah fungsi dari selubung nuklir. Ini diperlukan untuk mengontrol kinerja membran inti. Hal ini menuntut pemisahan isi inti dari sitoplasma dalam rangka mempertahankan identitas inti. Untuk mengendalikan gen yang ditranskripsi, sel memisahkan beberapa protein faktor transkripsi yang bertanggung jawab mengatur ekspresi gen dari akses ke DNA sampai diaktifkan. Lapisan inti juga memisahkan proses sitoplasma dari proses inti dan mencegah terjemahan mRNA unspliced (tak-tersambung), yang merupakan produk dari proses penyambungan mRNA.
Ekspresi Gen
Sejak inti sel merupakan tempat untuk melakukan transkripsi, inti sel mengandung berbagai macam protein yang mengatur proses transkripsi. Salah satu fungsi yang paling penting dari inti adalah ekspresi gen melalui transkripsi DNA. Dengan demikian, inti merupakan tempat transkripsi. Ini melibatkan aktivitas dari berbagai jenis protein yang membantu dalam pembalikan dari DNA, sintesis molekul RNA tumbuh, super melingkar DNA dan akhirnya memasuki proses transkripsi yang sebenarnya. Protein dan faktor lain yang membantu dan mengatur transkripsi helikase, RNA pol, topoisomerase, dan faktor transkripsi.
Pengolahan Pra-mRNA
Yang baru disintesis molekul mRNA, juga dikenal sebagai transkrip primer mengalami modifikasi pasca-transkripsi sebelum mendapatkan diekspor ke sitoplasma. Modifikasi transkripsi pasca terjadi di nukleus dan melibatkan berbagai proses biologis seperti 3 ‘poli adenylation, 5’ kap dan penyambungan RNA. Ini proses penting yang diperlukan sebelum memulai penerjemahan. Sementara di inti, pra-mRNA dikaitkan dengan berbagai protein pada kompleks yang dikenal sebagai partikel heterogen ribonucleoprotein. Sintesis ribosom terjadi di dalam nukleus