Membran Inti
Inti sel atau nukleus sel 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.
Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengaturn gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengodekan 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.
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. Membran inti dipisahkan oleh ruangan sekitar 20-40 nm yang disebut rongga perinukleus. Bagian luar membrane inti berbatasan dengan sitoplasma dan menyatu dengan retikulum endoplasma kasar (RER).
Terdapat pori-pori inti hampir di seluruh permukaan membrane inti yang menyatukan lapisan membran luar inti dan membran dalam inti denagn diameter sekitar 100 nm. Sangat berperan dalam lalu lintas ribosom, mRNA, dan protein-protein inti. Juga sebagai gerbang ysng menghubungkan antara sitoplasma dengan nukleoplasma. Tidak semua molekul dapat masuk dan keluar melalui pori inti ini karena terdapat prosedur yang sangat kompleks.
Membran dalam inti sedikit berbeda kandungan dan fungsi dengan membran luar inti. Karena membran inti berhubungan dengan retikulum endoplasma, maka akan tumbuh dan melebar dengan ceoat dengan pergantian materi dengan retikulum endoplasma. Hal ini dapat memfasilitasi nukleolus mengubah bentuk dan mengembalikan bentuk membran inti ketika mitosis terjadi. Salah satu keuntungan membran ganda ini adalah masing-masing membran terspesialisasi untuk berinteraksi dengan komponen- komponen yang ada di sitoplasma atau nukleoplasma sehingga kerja nukleoulus menjadi lebih efektif. Contohnya, beberapa protein di dalam membran dalam inti hanya berhubungan dengan lapisan lamina saja.
Struktur lainnya adalah lapisan tebal tak beraturan berbentuk serabut yang menempel pada membran dalam inti yang dikenal dengan lamina inti. Tiap sel memiliki
ketebalan yang berbeda-beda dan kadang sangat sulit ditemukan dengan mikroskop.
Namun, ada bukti secara kimiawi bahwa lamina inti benar-benar ada di semua sel eukariot. Sangat berperan dalam mengoordinasi kedua membran inti dan kromatin.
Struktur lamina inti terdiri dari benang-benang acak yang mengandung protein-protein spesifik.
Pada vertebrata, lamina inti menghasilkan tiga polipetida penting yang menempel secara spesifik pada membran dalam inti. Komponen lainnya yang lebih spesifik menempel pada kromatin. Polipeptida lamina inti adalah komponen dalam pemberhentian dan pembentukan ulang membran inti yang terjadi ketika mitosis. Pada profase, hampir semua protein lamina inti dilepaskan dari membran inti dan akan berdifusi ke sitoplasma sehingga lamina inti terfosforilasi. Kromatin yang menempel pada lamina inti akan terlepas dan mulai menebal menjadi kromatid. Ketika mencapai fase telofase, lamina inti mengkaktifkan kembali ptrotein-protein untuk melakukan defosforilisasi sehingga lamina inti terbentuk kembali. Setelah lamina ini terbentuk, protein spesifik lainnya akan bereaksi dengan membran inti dan kromatid yang mulai menipis. Membran inti terbentuk kembali dengan pori-pori inti. Lamina inti menempel kembali dengan membran dalam inti dan kromatid serta menjaga bentuk nukleolus.
Peran lainnya dari lamina inti adalah menjaga pori-pori inti agar tetap ditempatnya dan menjaga bentuk dari membran inti. Juga menjaga jarak antara kromatin dengan membran inti selama interfase. Keduanya dikoordinasikan dengan jelas dimana kromatin dicegah agar tidak bergerak disekitar pori-pori inti.
Sintesis Protein
Sintesis protein melibatkan penyalinan bagian-bagian tertentu pada DNA ke dalam polinukleotid yang disebut ribonukleat atau RNA yang memiliki fungsi berbeda.
Memiliki sedikit perbedaan dengan DNA, RNA tidak mengandung gula deoksiribosa melainkan ribose. Basa timin (T) diganti dengan basa urasil (U) yang juga berpasangan dengan adenine (A). Suatu proses pemindahan informasi genetis ke molekul RNA dari cetakan DNA karena DNA sebagai media untuk proses transkripsi suatu gen yang berada di dalam kromosom dan terikat oleh protein histon. Berbeda halnya dengan replikasi DNA, hasil transkripsi RNA tidak menyatu dengan DNA karena akan dilepaskan dan molekuknya relatif lebih pendek karena hanya berupa salinan dari rantai kecil DNA yang terdiri dari beberapa protein saja. Dalam transkripsi RNA terdapat molekul protein yang berperan sebagai pengantar disebut messenger RNA (mRNA) sedangkan RNA transfer (tRNA) akan membentuk komponen RNA ribosoma (rRNA) atau partikel ribonukleoprotein yang lebih kecil.
1. Trankripsi
Pada eukariot terdapat rangkaian penyandi (coding sequence), disebut ekson yang akan disela oleh rangkaian non-penyandi, dikenal dengan intron. Keseluruhan gen, termasuk ekson dan intron akan ditanskripsikan ke sebuah molekul RNA yang besar- transkrip primer. Saat menjelang proses trasnkripsi bejalan, biasanya didahului sinyal dari luar nukeolus karena membutuhkan protein Enzim untuk mentranskripsi DNA menjadi RNA disebut RNA polimerase II.
Proses transkripsi dimulai ketika enzim RNA polimerase II bertemu dan menempel dengan protein pada DNA yang disebut promoter dan bergerak sepanjang cetakan DNA dari ‘5 ke ‘3. Hal ini dikenal sebagai titik inisiasi (kodon AUG), proses awal dari transkripsi. Semuanya akan dikopi secara utuh baik daerah ekson maupun intron. Bagian yang ditranskripsi berbebda antara satu gen dengan gen lainnya. Tahap transkripsi berikutnya adalah elongasi, RNA terpisah atau menjauh dari cetakan DNA sehingga kedua untai DNA dapat bergabung lagi. Tahap terakhir dari trankripsi adalah terminasi, yaitu ketika RNA polimerase mencapai urutan basa tertentu dan berhenti bertanskrip. Proses transkripsi menghasilkan tiga jenis RNA, yaitu RNA yang mengkode urutan asam amino disebut RNA pembawa atau mesenger (mRNA), transfer RNA (tRNA) sebagai molekul penerjemah dan ribosoma (rRNA) yang menyediakan diri sebagai tempat atau pabrik pembuat protein.
Daerah regulasi gen, ekson, intron, dan sinyal akhir proses transkripsi dari gen prokariota dan eukaryota.
Proses splicing dari pematangan mRNA.
Disini, mRNA ini akan mengalami proses splicing (penyuntingan) oleh enzim tertentu yang akan memotong semua daerah intron. Hal ini membuat mRNA jauh lebih pendek dan hanya mengandung ekson yang disambungkan menjadi satu urutan gen utuh.
Kemudian akan bergerak ke sitoplasma sebagai bahan sintesis protein.
2. Translasi
Rangkaian nukleotid dalam molekul mRNA yang bertindak sebagai bahan perantara ternyata harus dibaca secara berurutan dalam kelompok tiga-tiga (triplet) yang disebut kodon. Sama halnya seperti transkripsi, translasi juga dibedakan menjadi tiga tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi di dalam ribosom. Translasi sangat bergantung pada molekul-molekul adaptor yang mengenali baik asam amino maupun kelompok tiga nukleotidnya. Adaptor ini terdiri atas sekumpulan molekul RNA kecil yang dikenal sebagai tRNA. Tahapan inisiasi translasi adalah molekul mRNA melekat ke arah subunit kecil ribosom. tRNA initiator berlokasi dan melekat pada kodon khusus permulaan translasi mRNA Inisiasi mengawali sintesis polipeptida dari kodon AUG sebagai asam amino methionine (Met). Proses ini berlangsung dengan bantuan initiation factor sehingga tRNA dan asam amino methionine bergerak ke ribosom tempat sintesis protein berlangsung. Kemudian subunit ribosom besar bergabung dengan subunit kecilnya, menghasilkan ribosom fungsional untuk sintesa protein berlangsung, di mana tRNA inisiator tepat menempati posisinya.
Langkah selanjutnya adalah elongasi atau pemanjangan polipeptida sesuai dengan urutan kodon yang dibawa oleh mRNA. Proses ini memerlukan elongation factor complex, ribosoma. Suatu kompleks lebih dari 50 protein berlainan yang bersatu dengan tRNA. Setiap ribosoma adalah mesin penyintesis protein untuk membaca pesan genetik yang tersimpan dalam mRNA. Proses elongasi akan berhenti sampai kodon terminasi, yaitu UAA atau UAG atau UGA yang tidak mengkode asam amino, dan itu menandai terminasi translasi. Polipetida akan diproses sebagai molekul protein fungsional dengan berbagai struktur setelah melalui proses post translation di retikulum endoplasma (RE) hingga tingkat jaringan.
Kode Genetik
Aliran informasi genetik dalam sel :DNA―>RNA―>protein
