Nukleus merupakan organel terbesar dan paling jelas terlihat di dalam sel eukariotik. Organel ini sering disebut sebagai “otak sel” karena berfungsi sebagai pusat pengendali segala aktivitas kehidupan sel. Di dalam nukleus tersimpan molekul DNA yang membawa informasi genetik, yaitu cetak biru untuk pembentukan protein serta pengatur metabolisme, pertumbuhan, diferensiasi, hingga reproduksi sel. Tanpa nukleus, sel eukariotik kehilangan kemampuannya untuk mengatur dan mempertahankan kelangsungan hidupnya.

Struktur Nukleus

1. Selubung Nukleus (Nuclear Envelope)

Nukleus dibatasi oleh selubung nukleus, yaitu membran ganda yang memisahkan isi nukleus dari sitoplasma.

• Membran luar: berhubungan langsung dengan retikulum endoplasma kasar (RER) dan ditutupi oleh ribosom.
• Membran dalam: diperkuat oleh lamina nukleus, suatu jaringan protein fibriler yang mempertahankan bentuk nukleus.
• Pori nukleus: merupakan lubang berdiameter ±100 nm (bukan 120 nm – koreksi fakta ukuran umum) yang tersusun dari protein kompleks. Melalui pori ini berlangsung lalu lintas molekul: mRNA dan subunit ribosom keluar, sedangkan protein (seperti) enzim dan nukleotida masuk.

2. Nukleoplasma

Isi cairan dalam nukleus disebut nukleoplasma atau matriks nukleus. Zat ini berbentuk semi-fluida dan kaya akan enzim, ion, protein, dan nukleotida. Nukleoplasma berfungsi sebagai medium bagi reaksi biokimia serta tempat mengapungnya (atau “tersuspensinya” sudah benar, tetapi “mengapungnya” lebih umum) kromatin dan nukleolus.

3. Kromatin

Kromatin merupakan bentuk DNA pada keadaan interfase. Ia tersusun atas DNA yang berasosiasi dengan protein histon dan nonhiston.

• Histon → protein struktural yang menjadi gulungan tempat DNA melilit untuk membentuk nukleosom.
• Nonhiston → protein regulator, enzim, serta faktor transkripsi.

Kromatin dapat berbentuk:

• Eukromatin → kurang padat dan aktif dalam transkripsi gen.
• Heterokromatin → sangat padat dan relatif tidak aktif.

Pada saat pembelahan sel, kromatin akan memadat menjadi kromosom agar gen dapat diwariskan secara presisi.

4. Nukleolus (Anak Inti)

Nukleolus adalah struktur padat tanpa membran di dalam nukleus. Fungsi utamanya adalah untuk sintesis rRNA serta perakitan subunit ribosom. Sel yang aktif dalam mensintesis protein (misalnya sel kelenjar pankreas) memiliki nukleolus yang besar dan menonjol.

Fungsi Nukleus

1. Penyimpanan Informasi Genetik

DNA dalam nukleus menyimpan gen, yaitu segmen DNA yang berisi instruksi untuk membentuk protein. DNA yang panjang tersebut dilipat, dipadatkan, dan disusun menjadi kromosom agar dapat termuat di dalam inti.

2. Regulasi Aktivitas Sel

Nukleus mengatur kapan dan gen mana yang harus diekspresikan (atau “diaktifkan”). Regulasi ini dipengaruhi oleh faktor internal maupun eksternal, misalnya hormon, nutrisi, atau kondisi lingkungan. Mekanisme epigenetik seperti metilasi DNA atau modifikasi histon juga menentukan ekspresi gen.

3. Sintesis RNA

DNA ditranskripsi menjadi berbagai jenis RNA:

• mRNA → membawa informasi genetik ke ribosom untuk sintesis protein.
• rRNA → komponen struktural ribosom.
• tRNA → mengangkut asam amino pada saat translasi.

4. Replikasi DNA

Sebelum pembelahan sel, DNA direplikasi (atau “digandakan”) agar setiap sel anakan menerima salinan genom yang sama. Proses replikasi berlangsung dengan akurasi tinggi berkat enzim DNA polimerase, meskipun terkadang terjadi mutasi yang menjadi dasar variasi genetik.

5. Perakitan Ribosom

Di dalam nukleolus, rRNA dan protein bergabung membentuk subunit ribosom. Subunit ini kemudian diekspor ke sitoplasma melalui pori nukleus untuk dirakit menjadi ribosom fungsional.

Proses Genetik: Dari DNA ke Protein

1. Transkripsi
Gen tertentu pada DNA ditranskripsi menjadi mRNA oleh enzim RNA polimerase.

2. Pemrosesan mRNA

• Penyambungan (Splicing): intron dibuang, ekson digabung.
• Ditambahkan tudung (cap) pada ujung 5’ dan ekor poli-A pada ujung 3′ agar lebih stabil.

3. Transportasi
mRNA keluar dari nukleus melalui pori nukleus.

4. Translasi (di sitoplasma)
Ribosom membaca kode pada mRNA, tRNA membawa asam amino yang sesuai, lalu terbentuk rantai polipeptida yang selanjutnya melipat menjadi protein fungsional.

📚 Referensi Artikel & Jurnal

1. Jackson, D. A. (1991). Nuclear organization: higher-order structural and functional domains. Journal of Cell Science, 100, 1–6. PubMed
2. Hetzer, M. W. (2005). The nuclear envelope. Annual Review of Cell and Developmental Biology, 21, 347–380. Annual Reviews
3. Agbleke, A. A., et al. (2020). Recent advances in understanding chromatin organization in the nucleus. Chromosome Research, 28(1), 1–22. PMC
4. Zidovska, A. (2020). The physics of the nucleus: active and soft. Biophysical Reviews, 12, 109–118. Springer
5. Maeshima, K. (2021). Chromatin as dynamic 10-nm fibers. Frontiers in Molecular Biosciences, 8, 651. PMC
6. Liu, J. (2025). DNA replication in eukaryotic cells: roles of chromatin architecture and transcription. Trends in Genetics, in press. ScienceDirect
7. Devos, D. P. (2014). The origin of the nucleus: a perspective on eukaryotic evolution. Current Opinion in Microbiology, 22, 1–7. ScienceDirect
8. Muñoz-Velasco, I., et al. (2025). Evolutionary origins and functional diversification of the nucleolus. Open Biology, 15(2), 240330. Royal Society Publishing
9. Guo, F., & Fang, Y. (2014). Four-dimensional nuclear organization in plants: structures and functions in development and stress responses. Frontiers in Plant Science, 5, 378. Frontiers
10. Wikipedia contributors. (2025). Nucleolus. In Wikipedia. Retrieved September 4, 2025, from Wikipedia