Struktur Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

            Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan InggrisRobert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnyasendiri.

 Kata ‘sel’ berasal dari kata Latin “cellulae” yang berarti 'kamar-kamar kecil'. Anton van Leeuwenhoek melakukan banyak pengamatan terhadap benda-benda dan jasad-jasad renik dan menunjukkan pertama kali pada dunia ada "kehidupan di dunia lain" yang belum pernahdilihat oleh manusia.

Bahasan tentang sel merupakan hal mendasar untuk memahami organisme, karena sel adalah struktur dan fungsi terkecil dari organisme, dan hampir semua organisme tersusun atas sel. Sel umumnya tersusun atas membran, sitoplasma, dan inti. Ada organisme yang tidak tersusun atas sel contohnya virus. Virus tidak memiliki sitoplasma, hanya terdiri atas protein,RNA atau DNA, karbohidrat, lemak, dan mineral. Organisme seluler ada yang terdiri atas satu sel atau uniseluler dan ada yang terdiri atas banyak sel atau mulltiseluler. Cabang biologi yang membahas khusus tentang sel disebut sitologi.

            Sel memiliki karakter tertentu sehingga dapat memberikan gambaran saat diberi pewarnaan. Karakter tersebut memberikan gambaran atas peran fungsional sel seperti kemampuan sekresi, keaktifan sel dalam produksi protein, endokrin, pergerakan, absorpsi, ekskresi, perlindungan, reproduksi, kematian sel, dan sebagainya.

Sel

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dari mahluk hidup seluler.Mahluk hidup seluler terdiri atas satu sel (uni seluler) contohnya Bakteri dan banyak sel(multi seluler) contohnya tumbuhan dan hewan tingkat tinggi.

Sel memiliki karakteristik dasar yang unik,diantaranya sel merupakan struktur kompleks namun teratur, memiliki program genetik dan memiliki cara untuk menggunakannya, mampu memperbanyak diri, melaksanakan reaksi kimia, dan sel juga mampu merespon terhadap berbagai rangsang.

Sel memiliki keragaman berdasarkan bentuk dan ukuran, pergerakannya (ada beberapa sel yang bergerak cepat dan memiliki struktur berubah-ubah, ada juga yang cenderung tidak bergerak dan memiliki struktur tetap), struktur sel dan ada tidaknya membran inti. Keragaman lainnya dilihat dari sel membutuhkan O₂ untuk hidup atau tidak membutuhkan O_2.

SEL PROKARIOTA DAN SEL EUKARIOTA

Sel pada makhuk hidup dibedakan atas dasar struktur sel dan ada tidaknya membran inti menjadi dua kelompok yaitu kelompok sel prokariotik dan sel eukariotik.Sel prokariotik contohnya bakteri dan ganggang biru. Sel prokariotik tidak memiliki membran nukleus yang jelas untuk melindungi DNA. Sedangkan, sel eukariotik contohnyasel tumbuhan dan hewan tingkat tinggi, fungi. Sel eukaryotik memiliki kompartemen sitoplasma yang dikelilingi membran yang jelas, nukleus berisikan DNA.

Kebanyakan sel prokarotik berukuran kecil dan berpenampilan sederhana serta hidup sebagai individu independen atau dalam komunitas yang terorganisasi secara longgar. Jenis ini berbentuk sferis atau batang, berukuran beberapa mikrometer dalam dimensi linear. Sel prokariota juga memiliki lapisan perlindungan yang kuat, yaitu dinding sel yang di bawahnya terdapat membran plasma yang menutupi kompartemen sitoplasma tunggal yang berisi DNA, RNA, protein-protein, dan banyak molekul lainya yang penting untuk kehidupan.

Bentuk sel eukariota bisa berupa gelendong, pipih, bulat, kuboid, columnar. Sel dibentuk atas kompartemen yaitu nukleus dan sitoplasma. Di dalam sitoplasma, terdapat kompartemen-kompartemen lain yang juga dibentuk oleh membran plasma yang juga disusun terutama oleh dwilapis fosfolipid. Kompartemen ini membentuk ruang di dalam sel, organel, atau pun vesikel. Selain organel sel, terdapat pula sitoskeleton dan sitosol. 

Gambar 1. Sel prokariotik dan sel eukariotik

Beberapa organel pada sel hewan dan sel tumbuhan ada yang berbeda, ada beberapa organel pada sel hewan yang tidak terdapat pada sel tumbuhan, begitupun sebaliknya dengan sel tumbuhan, ada beberapa organel sel tumbuhan yang tidak terdapat pada sel hewan, diantaranya : pada sel hewan terdapat lisosom dan sentriom, sedangkan pada sel tumbuhan terdapat dinding sel,vakuola, plastid, dan peroksisom.

Gambar 2. Sel hewan dan sel tumbuhan

Secara umum organel sel yang sama pada sel hewan dan sel tumbuhan terdiri atas :

  Membran Plasma

Membran sel merupakan selaput terluar sel yang berupa bilayer lipid dengan protein integral dan ferifer. Tebal membran sel antara 7,5 - 10 nanometer, sifatnya selektif permeabel. Fungsi spesifik membran plasma dan berbagai tipe membran didalam sel bergantung pada jenis fosfolipid dan protein yang ada. Membran plasma juga memiliki karbohidrat yang melekat pada permukaan luarnya.

Gambar 3. Membran sel

Fungsi lain membran sel yaitu untuk pelindung, reseptor dan mengatur keluar masuknya zat dari dan ke luar sel dengan cara difusi, osmosis, difusi berfasilitas, dan transport aktif. Difusi adalah pergerakan molekul dari konsentrasi tinggi (hipertonis) ke konsentrasi rendah (hipotonis). Osmosis adalah pergerakan air dari konsentrasi air tinggi (banyak air) ke konsentrasi air rendah (sedikit air) melalui membran semi permeabel. Difusi berfasilitas adalah difusi atau perpindahan zat yang menggunakan protein pembawa tanpa memerlukan energi (ATP). Transpor aktif adalah pergerakan molekul melalui membran yang memerlukan energi ATP.

 Retikulum Endoplasma (RE)

Retikulum endoplasma merupakan labirin membran yang banyak, sehingga retikulum ini meliputi separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. Retikulum endoplasma berupa vesikel atau kantung yang dapat berbentuk pipih, bundar, atau tubuler dan satu sama lain dapat berhubungan. RE memiliki selapis membran, dan membran tersebut ada yang berhubungan dengan membran inti dan membran plasma sehingga dapat berperan sebagai penghubung antara bagian luar sel dengan bagian dalam sel. Terdapat dua jenis RE yaitu :

·         RE halus (REH) yani RE yang tidak dilekati ribosom, yang berfungsi dalam bermacam-macam proses metabolisme, termasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, serta menawarkan obar dan racun. Enzim RE halus penting untuk sintesis lipid, termasuk fosfolipid dan steroid. Diantara steroid yang dihasilkan oleh RE halus adalah hormon seks vertebrata dan berbagai hormon steroid yang di sekresi oleh kelenjar adrenalin.

·         RE kasar (REK) yakni RE yang dilekati ribosom. RE memiliki peran anabolik dan protektif. Peran anabolik yakni mensintesis kolesterol, hormon steroid, dan asam-asam empedu. Peran katabolik yakni dapat mengubah atau menetralisir bahan yang bersifat toksik. Mekanisme kerja antar RE dan organel lain seperti mitokondria dapat saling berhubungan.

 Badan Golgi

Struktur Badan Gogi berbentuk tumpukan kantong-kantong pipih, (didalamnya terdapat pula yang bundar dan tubuler), yang sangat kompleks yang memiliki dua permukaan yakni permukaan luar berbentuk cembung (forming face) dan permukaan dalam berbentuk cekung (maturing face). Membran yang membentuk kantong sebanyak selapis. Badan Golgi berfungsi menghasilkan lisosom, sekret, dan menyimpan protein serta enzim yang akan disekresikan.

Gambar 5. Badan golgi

Badan Golgi terdapat di mana-mana dalam sel, terdiri dari membran dengan ketebalan sekitar 6–8nm. Unit dasar Badan golgi adalah diktiosom atau Golgi field. Apparatus Golgi terdiri atas tumpukan 3-8 membran yang berbentuk arkuata (menyerupai busur) dalam jarak dekat satu sama lainnya. Membran mengelilingi sisterna sempit yang panjang, yang sedikit melebar pada ujung-ujungnya. Sisterna Golgi selalu didampingi vesikel Golgi vesicles, yang mengantar dan mengekspor material (vesikel transpor). Materi yang diterima dari RE dimodifikasi dan disimpan dalam badan golgi dan akhirnya dikirim di permukaan sel atau tujuan yang lain.

 Mitokondria

   Mitokondria berbentuk bulat lonjong atau bercabang, ukurannya 500 sampai 2000 nm. Mitokondria banyak terdapat pada sel yang sedang aktif. Struktur mitokondria dikelilingi dua lapisan membran yaitu membran luar dan membran dalam. Membran dalam membentuk lipatan-lipatan ke dalam membentuk krista. Ruang dalam mitokondria berisi matrik mitkondria yang mengandung banyak enzim. 

Gambar 6. Mitokondria

Mitokondria berfungsi sebagai penyedia energi bagi sel adalah komponen sel berserabut seperti batang, dan bergranul. Struktur dasar mengikuti dasar-dasar bentuk yang sama pada semua mitokondria. Bentuk dan ukuran mitokondria bisa sangat berbeda, dari yang kecil hingga yang ukuran besar jumlah mitokondria dalam satu sel juga bervariasi.Selain dari mitokondria jenis krista, ada juga mitokondria dengan membran dalam yang menonjol ke dalam mitokondria seperti jari tangan atau saku. Mereka adalah mitokondria jenis tubular atau saccular. Tonjolan ini juga dapat menyerupai batang atau memiliki tepi-tepi, seperti yang mereka lakukan dalam mitokondria jenis prismatik. Mitokondria jenis tubular dan saccular terjadi pada sel-sel yang memproduksi hormon steroid.

 Inti atau Nukleus

Letak inti pada sitoplasma biasanya di tengah. Umunya sel mahluk hidup mengandung satu inti, tetapi ada pula yang memiliki inti lebih dari satu misalnya sel otot lurik. Bagian-bagian inti sel yaitu:

1.      Membran inti

Membran inti memisahkan inti sel dari sitoplasma. Membran inti terdiri dari dua lapisan membran dan pada daerah-daerah tertentu terdapat pori-pori yang berfungsi tempat keluar masuknya bahan kimia. Lapisan membran yang sebelah luar berhubungan dengan membran reticulum endoplasma.

2.      Nukleoplasma dan Kromosom

Inti sel mengandung nukleoplasma atau plasma inti. Bahan kimia yang terdapat pada nukleoplasma yaitu larutan fosfat, gula ribose, protein, nukleotida, dan asam nukleat. Pada nukleoplasma terdapat benang-benang kromatin yang tampak jelas pada saat pembelahan sel membentuk kromosom. Fungsi kromosom yaitu mengandung material genetik yang berguna untuk mengontrol aktivitas hidup sel dan pewarisan sifat-sifat yang diturunkan.

3.      Nukleolus

Nukleolus mengandung nukleoli yang berbentuk bulat. Secara kimia nukleolus mengandung RNA dan protein. Nukleolus berfungsi untuk sisntesis RNA ribosom.

Mikrotubulus

Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel, motilitas sel, pergerakan kromosom dalam pembelahan sel, pergerakan organel, dan sebagai "rangka sel". 

 Mikrofilamen

Mikrofilamen sama seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Mikrofilamen yaitu batang padat yang berdiameter sekitar 7 nm. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam mempertahankan bentuk sel, kontraksi otot, mobilitas sel,  dan pembalahan sel.

 Filamen intermediate

Filament ini memiliki diameter 8-12 nm, lebih besar daripada diameter mikrofilamen, namun lebih kecil daripada diameter mikrotubulus, sehingga disebut dengan filament intermediate. Struktur filament intermediat yaitu protein fibrosa. Fungsi filament ini yaitu mempertahankan bentuk sel, tambatan nucleus dan organel lain, serta pembentukan lamina nukleus .

Gambar 8. Mikrotubul dan mikrofilamen

SEL HEWAN

            Pada sel hewan organel-organel seperti nikleus, membran plasma, mitokindria, dan lainnya sama dengan sel tumbuhan, yang membedakan yakni adanya organel seperti :

  Lisosom

Lisosom terdapat pada sel hewan, bentuknya seperti bola, terdiri atas selapis membran, dan diameternya kurang lebih 500 nm. Lisosom berfungsi untuk mencerna bahan makanan yang masuk ke dalam sel, baik secara pinositosis (makanan yang ‘ditelan’ berupa cairan) maupun secara fagositosis (makanan yang ‘ditelan’ berupa padatan). Lisosom meliputi lisosom primer, dan sekunder. Lisosom primer yakni lisosom yang belum melakukan pencernaan. Lisosom sekunder yakni lisosom yang telah/sedang melakukan pencernaan.

Gambar 9. Lisosom

Lisosom mencerna materi yang dimasukkan kedalam sel dan mendaur ulang materi dari pembuangan intraseluler. Selama fagositosis sel mengurung makanan dalam vakuola dengan membran yang terlepas secara internal dari membran plasma. Vakuola makanan bergabung dengan lisosom, dan enzim hidrolitik mencerna makanan tersebut. Setelah hidrolisis, gula sederhana, asam amino dan monomer lain melewati membrane lisosom untuk menuju kedalam sitosol sebagai nutrien untuk sel tersebut dengan proses autofagi, yaitu lisosom mendaur ulang kandungan molekuler organel.

  Sentrosom

Umumnya sel hewan mengandung sentrosom yang letaknya pada sitoplasma dekat membran inti. Struktur sentrosom berbentuk bintang. Pada saat pembelahan sel (Mitosis maupun Meiosis) mengandung dua sentriol. Sebuah sentriol terbentuk dari 9 set tabung yang masing-masing set terdiri dari 3 buah mikrotubul yang berfungsi menggerakkan kromosom pada saat pembelahan sel. Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.

Gambar 10. Sontrosom

Ketika sel membagi, sentrosom mereplikasi dirinya sendiri, membentuk dua sentrosom yang pindah ke ujung berlawanan sel. Masing-masing sentrosom lalu mengeluarkan gelondong yang seharusnya memisahkan DNA sel, membedakan sel ke dalam dua tiruannya sendiri yang kemudian bisa pecah menjadi sel segar. Disamping memainkan tugas penting di sel pembelahan, sentriol juga menolong untuk menyediakan bantuan struktural untuk sel intinya.

SEL TUMBUHAN

Di tinjau dari bagian-bagiannya, sel tumbuhan memiliki sedikit perbedaan dengan sel hewan. Perbedaan tersebut yakni: pada sel tumbuhan memiliki dinding sel, plasmodesma, kloroplas, dan vakuola besar, sedangkan pada sel hewan tidak. Bagian-bagian lain yang terdapat pada sel tumbuhan umumnya sama dengan sel hewan.

    Dinding sel

Dinding sel tumbuhan terbentuk dari bahan polisakarida yaitu selulosa. Fungsi dinding sel yaitu melindungi sitoplasma dan membran sitoplasma. Pada beberapa sel tumbuhan sel yang satu dengan sel lainnya dihubungkan dengan plasmodesmata.

Gambar 11. Dinding sel

 Plastida

Umumnya sel tumbuhan mengandung plastid, ukuran diameternya 4 -6 mikron(μ). Plastida ada yang berwarna ada yang tidak. Plastida yang tidak berwarna disebut leukoplas sedangkan yang berwarna disebut kromoplas. Leukoplas yang berfungsi untuk membuat amilum disebut amiloplas dan yang membuat lemak disebut lipoplas. Sedangkan kromoplas yang mengandung klorofil disebut

kloroplas. Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis plastida yaitu :

1.      Leukoplas (plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan), terdiri dari:

v Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan,

v  Elaioplas (Lipidoplas) (untukmenyimpan lemak/minyak).

v Proteoplas (untuk menyimpan protein).

2.      Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.

Gambar 12. Kloroplas

1.      Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :

v   Karotin (kuning)

v  Fikodanin (biru)

v  Fikosantin (kuning)

v  Fikoeritrin (merah)

Gambar 13. Kelompok  plastida

Vakuola

Vakuola terdapat baik pada sel tumbuhan maupun sel hewan, tetapi pada sel tumbuhan tampak lebih besar dan jelas terutama pada sel yang sudah tua.Vakuola pada sel tumbuhan dikelilingi membran tunggal disebut tonoplas. Vakuola sel tumbuhan umumnya berisi: air, phenol, antosianin dan protein, glikosida , garam-garam organic, protein, tanin (zat penyamak), minyak eteris (misalnya Jasmine pada melati, Roseine pada mawar Zingiberine pada jahe), alkaloid (misalnya Kafein, Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain), enzim , butir-butir pati Pada boberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil. Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut Tonoplas vakuola.

Gambar 14. Vakuola

Peroksisom (Badan Mikro)

Peroksisom merupakan ruang metabolisme khusus yang dilingkupi oleh membran tunggal. Peroksisom mengandung enzim yang mentransfer hidrogen dari berbagai substrat ke oksigen, yang menghasilkan hidrogen peroksida (H₂0₂) sebagai produk-samping, dari sinilah organel tersebut mengambil namanya. H₂0₂ yang dibentuk oleh metabolisme peroksisom itu sendiri beracun, tetapi organel ini mengandung suatu enzim yang mengubah H₂0₂  menjadi air.

Gambar 15. Peroksisom

Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati). Peroksisom tumbuh dengan cara menggabungkan protein dan lipid yang dibuat dalam sitosol, dan memperbanyak jumlahnya dengan membelah diri menjadi dua setelah mencapai ukuran tertentu.

Plasmodesmata

Merupakan suatu saluran terbuka pada dinding sel tumbuhan untuk memfasilitasi, komunikasi, dan transportasi bahan-bahan antara sel-sel tanaman. Fungsi plasmodesmata menghubungkan ruang sitoplasmik dengan saluran khusus yang memungkinkan pergerakan antar air, berbagai nutrisi dan molekul lainnya. Plasmodesmata berada di daerah dinding  sel yang disebut bidang pit primer.

Gambar 16. Plasmodesmata

RINGKASAN SEL TUMBUHAN

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dari mahluk hidup seluler. Sel pada makhuk hidup dibedakan atas dasar struktur sel danada tidaknya membran inti menjadi dua kelompok yaitu kelompok sel prokariotik dan sel eukariotik.

Sel prokariotik contohnya bakteri dan ganggang biru. Sel prokariotik tidak memiliki membran nukleus yang jelas untuk melindungi DNA, sel eukariotik contohnya sel tumbuhan dan hewan tingkat tinggi. Sel eukaryotik memiliki kompartemen sitoplasma yang dikelilingi membran yang jelas, nukleus berisikan DNA. Tumbuhan, fungi, dan hewan adalah eukariota.

Terdapat perbedaan antara sel hewan dan sel tumbuhan, perbedaan tersebut

Sel Hewan terdiri atas:

Membran Plasma, Retikulum Endoplasma (RE) (RE halus (REH) dan RE kasar (REK)), Badan Golgi, Lisosom, Mitokondria, Sentrosom, Inti atau Nukleus, Mikrotubulus, Mikrofilamen.

Sel Tumbuhan terdiri atas:

Dinding sel, Plastida, Vakuola, Peroksisom (Badan Mikro), plasmodesmata.

Referensi:

http://www.biologi-sel.com/2012/11/struktur-sel-hewan-dan-sel-tumbuhan.html

Materi Belajar "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 adalahmembran 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 diidentifikasisarung 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.

 

        Gbr. 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/

http://marwanard.blogspot.com/2011/10/inti-sel-nukleus.html