Nukleus

Nukleus atau Inti sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linier panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Gen di dalam nukleus menyimpan informasi yang penting untuk mensintesis protein.

• Nukleus merupakan organel terbesar dalam sel dan mengandung DNA.
• Hampir semua gen yang mengatur sel terdapat di dalam nucleus.
• Diameter nukleus rata-rata adalah 5 µm.

Struktur :

• Nukleus dibatasi oleh membran ganda yang disebut selubung nuklear atau nuclear envelope
• Mengandung kromatin
• Mengandung nucleolus
• Selaput inti membatasi nukleus dari sitoplasma
• Struktur selaput inti sama dengan membran plasma
• Selaput inti tidak masif, tapi berpori dengan diameter per pori sekitar 100 nm
• Fungsi pori pada selaput inti adalah untuk mengatur keluar masuknya makromolekul dan partikel tertentu yang berukuran besar
• Bagian selaput inti yang menghadap kearah dalam dilapisi oleh ‘nuclear lamina’
• Nuclear lamina merupakan struktur yang menyerupai jaring yang terdiri dari filament protein dan berfungsi untuk mempertahankan bentuk nucleus

Fungsi Utama Nukleus :

• Mengendalikan seluruh kegiatan sel
• Sebagai tempat penyimpanan materi herediter, kromatin.
• Sebagai tempat penyimpanan protein dan RNA.
• Berperan penting dalam proses transkripsi dalam sintesis protein.
• Mengatur pertukaran molekul antara inti dan bagian sel lainnya.
• Sebagai penghasil protein pada nukleoulus.
• Transportasi selektif melalui pori-pori inti.

Organisasi Komponen Nukleus

Membran Inti

Membrane inti atau selubung inti merupakan struktur pembatas materi initi sel dengan sitoplasma. Struktur membran inti saat diamati di bawah mikroskop electron tampak sebagai dua lapisan membran yang masing-masing dipisahkan oleh celah sebesar 20-30 nm. Seperti membran sel yang lain, setiap membran inti tersusun dari dua lapis phospolipid (phospolipid bilayer) yang hanya permeable terhadap molekul kecil non polar.

Nukleoplasma

Nukleoplasma merupakan cairan inti sel yang merupakan zat  yang tersusun dari protein.

Kromosom / Kromatin

• Heterokromatin => sangat mampat/sangat padat, tidak aktif mentranskripsi, terdapat pada sel-sel interfase.
• Eukromatin => mampat/padat dan distribusi seluruh nucleus, aktif transkripsi.

Kromosom menempati teritori tertentu :

• Yang aktif transkripsi, pada periferi.
• Yang tidak ditranskripsi, dekat pusat.
• Protein pada heterokromatin berikatan pada lamin.

Nukleolus

Struktur nukleolus adalah padat serta berbentuk bulat. Beberapa organisme eukariotik mempunyai inti yang berisi hingga empat nukleolus. Nukleolus memainkan peran tidak langsung dalam sintesis protein dengan menghasilkan ribosom. Ribosom adalah organel sel terdiri dari RNA dan protein mereka diangkut ke sitoplasma, yang kemudian melekat pada retikulum endoplasma. Ribosom memproduksi protein struktur sel. Nukleolus menghilang ketika mengalami pembelahan sel dan direformasi setelah menyelesaikan sel-divisi.

Retikulum Endoplasma

• Retikulum Endoplasma (RE, atau endoplasmic reticula) adalah organel yang dapat ditemukan pada semua sel eukariotik.
• Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga retikulum endoplasma meliputi separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. (kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin yang berarti “jaringan”).
• Pengertian lain menyebutkan bahwa RE sebagai perluasan membran yang saling berhubungan yang membentuk saluran pipih atau lubang seperti tabung di dalam sitoplasma. Lubang/saluran tersebut berfungsi membantu gerakan substansi-substansi dari satu bagian sel ke bagian sel lainnya.

Pada preparat sel irisan dengan mikroskop elektron membran pada RE terlihat berpasang-pasangan, meliputi rongga-rongga dan tabung pipih. Ruang yang terkurung ini mungkin saling berhubungan. Membran-membran tersebut mempunyai struktur lipid yang sama pada membran lain. Gambar sel hewan secara umum memperlihatkan letak RE dalam sel, dimana RE berhubungan dengan membrane inti (nucleus).

Sel Hewan

Di sekitar Retikulum Endoplasma adalah bagian sitoplasma yang disebut sitosol atau cairan sel. Retikulum Endoplasma sendiri terdiri atas ruangan-ruangan kosong yang ditutupi dengan membran dengan ketebalan 4 nm (nanometer, 10-9 meter).

Retikulum Endoplasma

Pada bagian-bagian RE tertentu, terdapat ribuan ribosom. Ribosom merupakan tempat dimana proses pembentukan protein terjadi di dalam sel. Bagian ini disebut dengan Retikulum Endoplasma Kasar atau Rough Endoplasmic Reticulum (RER). Kegunaan Retikulum Endoplasma Kasar adalah untuk mengisolir dan membawa protein tersebut ke bagian-bagian sel lainnya. Kebanyakan protein tersebut tidak diperlukan sel dalam jumlah banyak dan biasanya akan dikeluarkan dari sel. Contoh protein tersebut adalah enzim dan hormon. RE kasar banyak terkandung dalam sel-sel glandular yang mensekresi protein.

Ribosom yang menempel pada RE kasar merupakan molekul yang berukuran 20 – 25 nm, terdiri dari 2 sub unit protein; yaitu sub unit besar dan sub unit kecil, dan rRNA. Sub unit protein besar berikatan langsung dengan membran RE kasar. Selain menempel pada RE kasar, ribosom juga terdapat bebas pada matriks sitoplasma. Kedua bentuk ribosom (terikat pada retikulum dan bebas pada sitoplasma) memiliki fungsi yang sama, yaitu mensintesis protein. Untuk menjalankan fungsi tersebut, ribosom harus terikat dengan mRNA yang berisi informasi tentang urutan asam amino yang akan disintesis membentuk polipeptida.

Struktur Ribosom

Satu kelompok ribosom yang terdiri dari lebih dari 10 ribosom dapat terikat pada satu untai mRNA untuk melakukan sintesis protein. Kelompok ribosom ini dinamakan polyribosome atau polysome.

Proses sintesis protein oleh ribosom dimulai sejak mRNA menempel pada sub unit protein, selanjutnya terjadi penambahan asam amino oleh tRNA yang sesuai dengan kode pada mRNA. Proses penambahan asam amino akan membentuk rantai asam amino, dan akan berakhir pada kode tertentu dlm mRNA. Rantai asam amino, yang juga disebut polipeptida, selanjutnya akan dilepaskan dari ribosom dan masuk ke RE kasar untuk disalurkan ke organel lain, misalnya kompleks Golgi. Sedangkan bagian-bagian Retikulum Endoplasma yang tidak diselimuti oleh ribosom disebut Retikulum Endoplasma Halus atau Smooth Endoplasmic Reticulum (SER). Kegunaannya adalah untuk membentuk lemak, fosfolipid dan steroid. Sel-sel yang sebagian besar terdiri dari Retikulum Endoplasma Halus terdapat di beberapa organ seperti hati.

Terdapat tiga jenis retikulum endoplasma:

• RE kasar. Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat sintesis protein yang akan dikirim ke membran. Selain itu juga terjadi modifikasi protein seperti sulfatisasi, pelipatan, dan glikosilasi dalam RE kasar. Sehingga protein-protein tersebut menjadi bahan untuk pembentukkan sel integral dan lemak pada membran.
• RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. RE halus berfungsi dalam berbagai macam proses metabolisme, termasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan menawarkan obat dan racun.
• RE sarkoplasmik. RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada sel-sel otot lurik. Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.

Fungsi Retikulum Endoplasma :

• Menjadi tempat penyimpan Calcium, bila sel berkontraksi maka calcium akan dikeluarkan dari RE dan menuju ke sitosol  
• Memodifikasi protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke kompleks golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel. 
• Mensintesis lemak dan kolesterol, ini terjadi di hati (RE kasar) 
• Menetralkan racun (detoksifikasi) misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati (RE kasar dan RE halus) 
• Transportasi molekul-molekul dan bagian sel yang satu ke bagian sel yang lain (RE kasar dan RE halus) 

Hubungan Konfigurasi Elektron dengan Sistem Periodik

Konfigurasi elektron adalah susunan elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya.

Sifat-sifat unsur tergantung pada jumlah elektron valensinya (kulit terluar).

• KONSEP KONFIGURASI ELEKTRON - NIELS BOHR

Setiap kulit atom dapat terisi elektron maksimum dengan rumus:

∑n = 2(n)²

Keterangan :

∑ = jumlah maksimum elektron pada suatu kulit

n = nomor kulit

Aturan konfigurasi elektron

• Yang di konfigurasikan adalah no. atom
•  Jumlah elektron  pada kulit terakhir max. 8
  
  

• PENGERTIAN PERIODE DAN  GOLONGAN

  
  

• Periode adalah lajur mendatar dalam sistem periodik dalam periode itu.
• Golongan adalah lajur vertikal dalam sistem periodik unsur yang memiliki kemiripan sifat. Unsur yang menyatakan bilangan kuantum utama (kulit elektron). 
  
  

• KONFIGURASI ELEKTRON DENGAN SUB KULIT

Elektron valensi adalah elektron pada kulit terluar.

Konfigurasi elektron dengan sub kulit:

S = maks elektron 2

P = maks elektron 6

d = maks elektron 10

f = maks elektron 14

• Bilangan kuantum

• Utama (n)        =  menyatakan kulit
• Ozimuth (l)      =  sub kulit
        S => l = 0
        P => l = 1
        d => l = 2
        f  => l = 3

• Magnetik (m) = nomor orbital
             S             P                           d                                            f
         
             0       -1   0    1       -2    -1    0     1     2       -3    -2    -1     0     1     2     3

• Spin =
        - ½       + ½

Sistem Periodik Unsur dan Perkembangannya

Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

• Pengelompokan Unsur Menurut Lavoisier

Antoine Lavoisier mengelompokan unsur menjadi 4, yaitu :

1. Gas
2. Tanah
3. Logam
4. Non logam

Kelemahan dari teori Lavoisior : Pengelompokan masih terlalu umum

Kelebihan dari teori Lavoisior : Sudah mengelompokan 33 unsur yang ada berdasarka sifat kimia dan digunakan untuk referensi bagi para ilmuan.

• Pengelompokan unsur menurut J.W. Dobereiner

Pengelompokan unsur berdasarkan kemiripan sifat.

Dobereiner menyimpulkan bahwa unsur-unsur dapat di kelompokan ke dalam kelompok tiga unsur yang disebut triade.

Kelebihan dari teori ini : adanya keteraturan setiap unsur yang sifatnya mirip massa atom.

Kelemahan dari teori ini : pengelompokan unsur ini kurang efisien.

• Pengelompokan Unsur Menurut Chancourtois

Alexander Beguyer de Chancourtois, mengelompokkan unsur-unsur kimia berdasarkan kenaikan berat atom. 

Rumus berat atom = 7 + 16n; n = urutan unsur.

• Hukum Oktaf Newlands

J. Newlands mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif.

Sifat unsur berubah secara teratur.

Unsur pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya.

Kelemahan dari teori ini : masih di ketemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapan unsur.

• Sistem periodik Mendeleev

Dmitri Ivanovich mendeleev menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya.

Jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik.

Unsur-unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal yang disebut golongan.

unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya disebut periode.

Kelemahan dari teori ini adalah :

Masih terdapat unsur-unsur yang massanya lebih besar letaknya di depan unsur yang massanya lebih kecil.

• Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley

Melakukan eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X.

Sifat dasar atom berdasarkan kenaikan jumlah proton.

Perkembangan Model Atom

Pengertian 

Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.

Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.

• Teori Atom John Dalton (1803)

Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”.

Hipotesis Dalton :

1. Unsur tersusun atas partikel yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi lagi disebut dengan atom
2. Atom-atom yang menyusun suatu unsur adalah identik,baik massa,ukuran,dan sifatnya sama,sedangkan atom dari unsur yang berbeda mempunyai ukuran,massa,dan sifat yang berbeda
3. Senyawa tersusun dari atom-atom yang terdiri dari 2 unsur atau lebih dengan perbandingan tetap dan tertentu
4. Atom tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.
   
   

Kelemahan :

Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.

• Teori Atom J.J Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.

Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan ia menyatakan bahwa:
“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”

Kelemahan:

Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

• Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan

Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.

Percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan.

Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.

Kelemahan:

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

• Teori Atom Bohr (1913)

Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Kelemahan:

Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

Model Atom ke-5 (Mekanika Kuantum)

• LATAR BELAKANG

Teori atom mulai berkembang dari teori atom John Dalton, Joseph John Thomson, Ernest Rutherford, dan Niels Henrik David Bohr.

Perkembangan teori atom menunjukkan adanya perubahan konsep susunan atom dan reaksi kimia antar atom.

Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh ERWIN SCHRODINGER pada tahun 1927.

PENEMU TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM

• Louis  De Broglie

Pada tahun 1924, ahli fisika dari Perancis ini mengemukakan

“partikel juga bersifat sebagai gelombang.”

• Werner Heisenberg

Pada tahun 1927, Werner Heisenberg menguatkan teori atom mekanika kuantum dengan azas ketidakpastian Heisenberg.

“kedudukan partikel seperti elektron tidak dapat ditentukan dengan pasti pada saat yang sama.”

• Erwin Schrodinger

Pada tahun 1927, Erwin Schrodinger mengajukan teori atom mekanika kuantum.

“kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat ditentukan adalah probabilitas menemukan elektron sebagai fungsi jarak dari inti atom.”

Kelebihan Teori Mekanika Quantum :

• Menurut teori atom mekanika kuantum, meski elektron mempunyai tingkat energi tertentu, posisinya tidak dapat dipastikan.
• Teori atom mekanika kuantum dapat menjelaskan struktur atom yang lebih kompleks (atom multielektron).
• Teori mekanika kuantum dapat diterima oleh para ilmuwan hingga sekarang.
  
  
  Struktur atom menurut teori atom mekanika kuantum mempunyai kesamaan dengan teori atom Niels Bohr dalam tingkat-tingkat energi. Bedanya adalah dalam hal posisi elektron dalam atom tersebut.
  Menurut Bohr, posisi elektron dipastikan berada dalam orbit lingkaran dengan jari-jari tertentu.
  Dalam teori atom mekanika kuantum, posisi elektron tidak pasti, yang dapat dikatakan hanya peluang untuk menemukannya di dalam Orbital.
  
  

• Perbedaan teori mekanika kuantum dengan mekanika lama :

• Dalam mekanika lama menggunakan nama penemunya.
• Dalam mekanika kuantum menggunakan nama yang merujuk pada sifat. Itu terjadi karena penemu teori mekanika kuantum lebih dari 1.
  
  

• Kesimpulan :

• Teori kuantum lama sangat fenomenologikal.
• Teori mekanika kuantum dikemukakan oleh Louis De Broglie, Wener Heisenberg, Erwin Schrodinger.
• Teori mekanika kuantum merupakan atom multielektron.
• Persamaan teori mekanika kuantum dengan teori Niels Bohr terdapat dalam tingkat energi, dan perbedaanya terletak dalam posisi elektron.
• Teori mekanika lama dengan teori mekanika kuantum memiliki perbedaan pada nama.