10/11/2015

Nucleus (I) Prof. Dr. Okid Parama Astirin & Ari Pitoyo, M.Sc.

Nukleus  Struktur molekuler nukleus  Materi genetik  Replikasi materi genetik  Transkripsi materi genetik  Nukleolus  Ekspresi genetik

Struktur Molekular

NUKLEUS

Bentuk bola Pada setiap sel, umumnya berjumlah 1 Selaput / membran rangkap -> merupakan pembeda jasad eukariotik dengan prokariotik Dalam nukleoplasma / matriks nuklear terdapat : nukleolus dan materi genetik

1

10/11/2015

PORI NUKLEAR ►1. Anulus ►2. Selaput luar

►3. Kompleks poris ►4. RE ►5. Ribosoma ►6. Selaput dalam ►7. Kromatin ►8. Lamina nuklear ►9. Rumbai porus

•PORI NUKLEAR ► Kompleks pori nuklear terdiri: anulus, granula sentral, filamen ►Ukuran pori 40 – 100 nm ►Jumlah bervariasi tergantung pada jenis dan keadaan fisiologi sel Pada pasca mitosis -> pengangkutan RNA banyak dan sintesis protein cepat -> pori jumlahnya banyak

2

10/11/2015

• PENGANGKUTAN MATERI DARI DALAM NUKLEUS

PENGANGKUTAN MATERI DARI DAN KE DALAM NUKLEUS

DAN KE

►Langsung : lewat pori nuklear ►Lewat selaput dalam menuju ruang perinuklear -> diteruskan ke sisterna RE

►1. Sitoplasma ►2. Pinositosis ►3. Nukleus

►Pinositosis

►4. Langsung ►5. Lewat porus

►Difusi

►Air, ion-ion, mikromolekul dari senyawa organik seperti gliserol dan glukosa dapat dengan mudah melewati selubung nuklear dengan mudah dan cepat. ►Makromolekul berupa protein yang berperan sebagai biokatalisator dapat melewati membran yang semipermeable.

•

MATERI GENETIK Genom-genom sel eukariota berada dalam kesatuankesatuan kromatin -> kromosoma.

Jumlah kromosoma pada sel berbeda-beda sesuai jenis organismenya. Setiap spesies memiliki jumlah kromosoma yang khusus dan tetap.

3

10/11/2015

Kromosoma

Jumlah kromosom berbagai jenis

Kromosoma pada stadium METAFASE terdiri dari sepasang kromatida, sehingga tampak mempunyai 2 pasang lengan. Sentromer / kinetokor merupakan tempat melekatnya kromosoma pada mikrotubula gelendong mitosis.

Tabel 1. Jumlah kromosoma berbagai jenis hewan Spesies

Manusia Monyet Sapi Katak Lalat rumah Cacing pipih

Homo sapiens Macaca maculata Bos taurus Rana pipiens Musca domestica Planaria torva

Nama umum

Spesies

Khamir Bawang merah Padi Tomat Kacang kapri Kentang

Saccharomyces cerevisiae Allium cepa Oryza sativa Lycopersicon sesculentum Pisunm sativum Solanum tuberosum

Jml kro diploid 18 16 24 24 14 48

Kromosoma tanpa sentromer disebut asentrik

Bentuk dan ukuran kromosoma selama mitosis berubah-ubah.

Nama umum

tumbuhan

Bentuk kromosoma yang demikian tampak pada saat mitosis. Pada interfase kromosoma seakan – akan hilang dan hanya tampak sebagai benang-benang kromatin. KROMATIN: Eukromatin Heterokromatin

Centric vs Acentric Jml kro diploid 46 42 60 26 12 16

4

10/11/2015

Eukromatin - Kurang menyerap zat warna - Pada saat pembelahan mengalami - Mengandung gen aktif - Kromosom pada saat interfase tidak spiral / kondensasi

kondensasi membentuk

Heterokromatin - Menyerap zat warna dgn kuat

Nukleosoma

- Mengandung gen tak aktif - Pada saat interfase mengalami kondensasi. Ada 2 kategori heterokromatin konstitutif dan fakultatif

Kromatin merupakan untaian manik-manik jika dilihat di bawah mikroskop elektron. Manikmanik merupakan nukleosoma

Rangkaian nukleosoma membentuk solenoid

5

10/11/2015

Heterokromatin konstitutif • Mrpkn bag kromosom yg secara permanen dalam keadaan terkondensasi dan secara genetik tidak aktif.

Gambar Kromatin Nukleus Haemoglobin

• Umumnya mengandung sekuen DNA yg mengalami pengulangan berseri. • Pada manusia heterokromatin konstitutif terdapat di kinetokor.

Heterokromatin fakultatif • Bervariasi antara satu jar dng jar yg lain. Kelompok ini mrpkn bag kromosom yg secara spesifik dalam keadaan inaktif pada sel tertentu. Jumlah heterokromatin fakultatif pada sel embrionik rendah; sebaliknya pada sel yg telah terdeferensiasi

Tanda panah menunjukkan nukleosoma

Kromatin terdiri dari protein histon dan non-histon Protein non-histon:

Kromatin mengalami kondensasi kromosoma

- Protein struktural berperan dalam gerakan kromosoma selama mitosis dan meiosis aktin, tubulin ð, ß dan miosin

- Protein fungsional enzimatik: polimerase RNA, transferase serin, transferase asetil replikasi DNA, transkripsi dan pengaturan mekanisme transkripsi

Chromatin remodelling

Skema proses pemampatan kromatin menjadi kromosoma a. DNA b. Nukleosoma yg terentang c. Serat 10 nm d. Nukleosoma yg mengalami kondensasi, 30 nm e. Kromomer f. Rangkaian kromomer g. Pemadatan kromomer h. Kromosoma yg mengalami pemadatan spiral i. Kromosoma yg kompak dan padat

6

10/11/2015

KROMOSOM SIKAT LAMPU Merupakan gambaran meiotik amfibia pada interfase. Kromosom aktif mensintesis RNA membentuk kompleks RNA-protein baru yg menyelubungi DNA. Ikalan merupakan kesatuan lipatan kromatin yg terurai & mengalami transkripsi secara terus menerus. Kromatin yg berada di kromomer dalam keadaan padat

Kromosoma Politen

MATERI GENETIK PADA ORGANELA Organela yg mempunyai materi genetik adalah KLOROPLAS dan MITOKONDRIA Materi genetik berupa DNA yg tanpa selubung, dan berbentuk cincin GEN: rentangan DNA dng urutan nukleotida khas yg jika diekspresikan akan menjadi satu polipeptida atau protein fungsional. Gen terdiri dari satu atau lebih sistron SISTRON: unit genetik terkecil yg apabila mengalami mutasi menyebabkan perubahan produk genetik

KROMOSOM POLITEN

MATERI GENETIK PROKARIOTA

Ditemukan pada kelenjar ludah Drosophila atau pada larva insekta / lalat buah anggota Diptera

Kromosom politen merupakan kromosom pada interfase yg aktif sintesis RNA tanpa diikuti pembelahan sel poliploid Daerah pita: kromatin mampat

tanpa selubung protein

Nukleoid menempati 2,5% volume sel, berukuran 1µm. Nukleoid mengandung DNA, RNA, dan protein (polimerase RNA)

85% DNA

Daerah antar pita: kromatin terurai (lebih aktif)

BAKTERI DNA sirkuler, cincin nukleoid

15%

Pembagian daerah pita dan antar pita unt menjaga agar DNA tetap teratur, memisahkan gen satu dng yg lain agar tidak berbaur

Kromosom melekat pada membran plasma atau mesosom (bag membran plasma yg melekuk ke dalam). Bagian ini penting berperan dalam pembelahan sel, karena bakteri tidak membentuk gelendong pembelahan.

7

10/11/2015

VIRUS Materi genetik berupa DNA atau RNA Bentuk batang atau sirkuler DNA dan RNA mempunyai kemampuan genomik

Mitosis • Pembelahan sel somatic (non sexual) • Duplikasi lengan kromosom • Pemisahan lengan kromosom (sister kromatid)  • Jumlah kromosom anakan = kromosom induk • Tidak terjadi perubahan peta kromosom

TUGAS TTG NUKLEUS  Struktur membran nukleus  Materi genetik  Replikasi materi genetik  Transkripsi materi genetik  Nukleolus  Ekspresi genetik

Mitosis • Awal Pembelahan DNA terpintal dan memadat membentuk struktur kromosom (profase) • Sentriol termigrasi ke daerah kutub dan membentuk benag protein diikuti hilangnya selubung inti • Benang2 protein menempel secara akurat pada kedua lengan kromosom • Mengarahkan kromosom di equator • Menarik kroosom pada dua kutub berlawanan • Sel membelah, masing-masing anakan dengan 2 kromosom identik

8