HADIAH KECIL YANG BERHARGA, MITOKONDRIA
Halo, Selamat datang di Blog saya. Saya Abel Oktaviano Supinto kelas XI C/01 dari SMA Kolese Loyola. Di blog ini saya akan menuliskan apa yang sudah saya pelajari terutama untuk pelajaran Biologi dalam bentuk essay. Tujuan saya menulis essay ini adalah agar dengan membuat essay ini saya dapat belajar dan menggali lebih ilmu Biologi karena ilmu Biologi tidak ada habisnya. Saat kelas 10, saya kurang tertarik dengan Biologi karena hapalan dan mengenai hewan dan tumbuhan. Tetapi dikelas 11 ini saya menjadi lebih tertarik belajar Biologi karena mengenai anatomi tubuh. Hal itu karena saya menikmati karya Tuhan yang sungguh luar biasa. Semoga bermanfaat!
Kita adalah makhlup hidup yang diciptakan Tuhan paling sempurna diantara makhluk hidup yang lain. Tuhan sungguh hebat dan teliti dalam merancang tubuh kita yang sebenarnya tersusun oleh rangka rangka yang rumit. Tapi, kita tidak bisa bergerak tanpa sel, jaringan, organ dan sistem organ. Dan kali ini saya akan membahas tentang sel. Sel merupakan unit struktural dan fungsional dasar dari semua organisme. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung didalam sel. Berdasarkan jumlah sel penyusunnya makhluk hidup dapat digolongkan menjadi makhluk hidup uniseluler dan multiseluler. Makhluk hidup multiseluler berasal dari satu sel (zigot) yang kemudia terspesialisasi dan terdiferensiasi. Struktur sel terdiri dari Nukleus, sitoplasma beserta organelnya. Nah disini saya akan membahas mengenai salah satu organel sel yang bernama Mitokondria.
Sebelum itu, pernahkah anda mendengar mungkin guru anda berkata bahwa kepintaran seseorang berasal dari orangtua mereka?. Banyak yang pro dan kontra mengenai pertanyaan tersebut. Ada yang bilang kalau orang cerdas kalau minum ASI yang banyak (memang benar). Tetapi tahukah anda bahwa mitokondria didalam sel yang memiliki peran penting dalam kecerdasan seseorang?. Saya selalu berpikir keras mengenai hal itu. Pertanyaan terbesar saya adalah apakah benar organel tersebut berasal dari orangtua atau muncul sendiri? Jika berasal dari orangtua, siapa yang berperan? Ayah? Ibu? Atau keduanya?. Nah, disini saya akan mencoba memecahkannya. Pertama-tama kita harus tahu lebih mendalam tentang mitokondria dan bagaimana kita diciptakan melalui proses fertilisasi yang dilakukan oleh sel sperma dan sel telur. Agar bisa memahami lebih lanjut, saya akan mengingatkan anda kembali mengenai sel sperma dan sel telur
- SEL SPERMA
PENGERTIAN SPERMA
Sperma adalah  sel yang berasal dari sistem reproduksi laki-laki. Sel sperma ini yang akan membuahi ovum yang merupakan sel telur pada perempuan yang terjadi didalam sistem reproduksi wanita. Sel sperma dan ovum merupakan cikal bakal seseorang yang berada dalam kandungan.
Sel sperma bentuknya seperti seperti kecebong yang berukuran 5 x 3 m dan ekornya mempunyai panjang 50 m sehingga tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata kita untuk dapat melihat tubuhnya. Sel sperma tersusun dari tiga bagian, yaitu kepala, leher dan ekor. Sel sperma  ini akan bergerak untuk mencapai ovum. Sel sperma terdiri atas beberapa enzim untuk dapat bertahan dan menembus ovum, dan juga terdapat mitokondria pada yang berfungsi sebagai energi agar ekor dapat menggerakkan sperma untuk maju.
Pada saat dikeluarkan ( diejakulasi), sel sperma keluar bersama cairan semen, yang selanjutnya akan menuju ke vagina untuk melakukan fungsi utamanya, yaitu sebagai fungsi reproduksi juga berkembang biaknya manusia dan juga hewan, dengan kemampuan sperma untuk menembus lapisan terluar dari ovum sehingga terjadi fertilisasi (pembuahan)
STRUKTUR SPERMA
Sperma terdiri atas 3 bagian, yaitu: Kepala, bagian tengah atau midpiece dan ekor
1.Kepala
Kepala sperma berbentuk lonjong seperti telur, mengandung nukleus (inti sel), inti tersebut mengandung DNA atau informasi genetik yang akan diwariskan(nanti akan dijelaskan). Pada kepala sperma juga terdapat enzim-enzim penting agar sel sperma dapat masuk ke sel telur, seperti enzim hialuronidase, yang berfungsi untuk menembus lapisan koronaradiata pada ovum, dan enzim akrosin yang menembus zona pelusida.
2.Midpiece
Bagian tengah sperma ini dibungkus oleh mitokondria yang berfungsi untuk memanfaatkan karbohidrat yang ada di dalam semen yang dikeluarkan bersama sel sperma untuk menghasilkan energi sehingga cukup kuat untuk mencapai sel telur. Mitokondria ini mempunyai mikrotubulus yang berjumlah 11 buah, dan mempunyai ATP-ASE untuk menghidrolisis ATP, sehingga terbentuklah emergo.
3.Ekor
Ekor sperma berupa flagella (alat gerak) berbentuk sitoskeleton yang berukuran panjang yang berfungsi agar sel sperma dapat berenang maju dan menembus sel telur. Selain itu adalah untuk menjaga dan mencegah sel sperma lain masuk kedalam sel ovum bila sedang dibuahi oleh satu sperma.
Struktur Sperma
PROSES TERBENTUK SPERMA
Pembentukan sperma disebut dengan spermatogenesis yang terjadi didalam tubulus seminiferus, yang berawal dari spermatogonium yang terletak pada tubulus seminiferus. Tubulus seminiferus terdapat pada ruang-ruang didalam tesis (lobulus testis). Satu testis mempunyai lebih kurang 250 lobulus testis.
Pembentukan sperma diatur oleh sistem hormonal, yaitu hormon LH (Luteinizing Hormone) yang terletak di hipofisis anterior berfungsi untuk meransang sel leyding menghasilkan testosteron, yang mana testosteron ini yang berfungsi pada pembelahan sel-sel germinal (spermatogenesis) dan juga sebagai pemacu untuk tumbuhnya sifat kelamin sekunder, . Kemudian ada hormon FSH (Follicle Stimulating Hormone) yang meransang sertoli untuk membentuk ABP (Androgen Binding Protein) yang membuat spermatogonium untuk memulai proses spermatogenesis, sertoli ini juga berfungsi untuk memberi makan spermatozoa. Fungsi FSH juga meliputi perannya pada proses spermiogenesis, yaitu perubahan dari spermatid menjadi sperma. Selanjutnya juga ada peran dari GH (Growth Hormone) yang mengatur pembelahan awal spermatogonia.
Tahap pembentukan spermatozoa terdiri atas tiga tahap, yaitu:
1. Spermatositogenesis
Proses ini merupakan tahap dimana spermatogonia mengalami mitosis dan menjadi spermatosit primer. Spermatogonia bersifat diploid (2n) atau mengandung 23 pasang kromosom. Spermatosit primer yang terbentuk juga bersifat diploid (2n).
2. Meiosis
Setelah spermatosit primer terbentuk, maka sitoplasma yang terbentuk juga semakin banyak dan terjadilah proses meiosis. Spermatosit primer berubah menjadi spermatosit sekunder yang bersifat haploid (n) kromosomnya. Kemudian spermatosit sekunder membelah lagi pada proses meiosis II dan membentuk lagi n kromosom, sehingga terbentuklah empat buah spermatid yang juga bersifat haploid (n).
3. Spermiogenesis
Proses ini merupakan perubahan dari spermatid menjadi spermatozoa . Spermatid yang awalnya hanya berbentuk seperti sel-sel epitel yang sederhana, pada proses ini mengalami transformasi yang signifikan, yaitu mengalami pemanjangan sehingga terbentuklah struktur spermatozoa atau sel sperma yang matang yang jelas dari sperma, yaitu mempunyai bagian kepala, midpiece, dan ekor.
Sperma yang matang ini akan dikeluarkan melalui saluran pada penis yang disebut meathus uretra bersama dengan cairan yang diproduksi oleh kelenjar vesikula seminalis yaitu berupa cairan semen yang kental, mengandung fruktosa, asam askorbat, enzim koagulasi (vesikulase) dan prostaglandin. Selanjutnya sperma bercampur dengan cairan dari kelenjar prostat yang berupa cairan seperti susu yang bersifat sedikit asam sitrat, dan juga enzim PSA (prostate spesific antigen), cairan ini berperan dalam aktivasi sperma dan jumlahnya juga banyak, yaitu mencapai 1/3 volume dari pada semen . Dan yang terakhir sperma tersebut bercampur dengan cairan yang di produksi oleh kelenjar cowper , yang berupa cairan mukoid kental, berwarna bening, yang menetralkan sisa urin yang asam didalam saluran urethra. Setelah  semua tercampur, semen pun dikeluarkan atau diejakulasikan melalui saluran penis
Spermatogenesis
Setelah mempelajari sel sperma kita perlu juga untuk mempelajari sel ovum yang dimiliki oleh Ibu
- SEL TELUR
PENGERTIAN OVUM
Ovum merupakan sel telur yang dalam istilah biologi disebut sebagai gamet wanita yang digunakan dalam proses reproduksi untuk menghasilkan sebuah individu baru. Ovum ini ditemukan di tempat yang bernama ovarium. Ovum berisi satu set DNA haploid, mengandung 23 kromosom yang diperlukan sebagai kode penentu sifat dan fisik dari keturunannya. Ketika bertemu dengan sel sperma yang juga berisi satu set DNA haploid, maka  terbentuklah sebuah zigot. Kemudian zigot ini akan berkembang menjadi embrio, janin dan akhirnya menjadi individu baru. Setiap wanita biasanya mempunyai stok ovum yang ada di dalam ovarium nya, saat stok ovum ini habis maka wanita tersebut akan masuk ke fase menopause.
FUNGSI OVUM
Seperti yang telah kami singgung di atas, gamet adalah satu-satunya jenis sel yang haploid (berisi satu set kromosom yang merupakan setengah bahan genetik yang diperlukan untuk membentuk individu baru). Fungsi ovum adalah memastikan set kromosom tersebut berada dalam lingkungan yang tepat sehingga memungkinkan terjadinya pembuahan oleh sel sperma. Komponen yang terdapat di dalam ovum juga dapat menjadi nutrisi bagi perkembangan dan pertumbuhan embrio di dalam rahim sampai akhirnya fungsi ini diambil alih oleh plasenta.
STRUKTUR OVUM
Ovum mempunyai ukuran yang besar, bahkan merupakan satu-satunya sel yang dapat kita lihat dengan mata telanjang. Ovum dilapisi oleh beberapa lapisan, mempunyai sitoplasma dan mempunyai inti. Sitoplasma sel telur mengandung semua materi untuk membentuk individu baru, seperti protein, ribosom, tRNA, mRNA dan materi lainnya. Sitoplasma dari sel telur sering juga disebut ooplasm. Ovum juga mempunyai sebuah membran yang disebut vitelline, sama seperti membran pada sel lain, membran ini mempunyai fungsi untuk melindungi ovum dan mengatur pertukaran zat antara sel dengan lingkungan luar sel. Kemudian terdapat juga zona pelusida yang merupakan bagian pelindung sitoplasma sel yang membantu melindungi sel telur. Zona pelusida juga berfungsi untuk mencegah lebih dari satu sperma masuk membuahi ovum. Jadi ketika sudah ada sel sperma yang membuahi ovum, maka otomatis zona pelusida tidak akan membiarkan sel sperma lain untuk masuk.
Nah setelah itu mari kita lihat struktur dan fungsi dari mitokondria
Mitokondria adalah sel tunggal yang memiliki fungsi untuk tempat terjadinya fungsi respirasi pada manusia, hewan dan tumbuhan. Misalnya saja, ketika proses metabolisme kalsium, asam lemak atau pengolahan protein untuk menjadi energi.
Mitokondria juga dikenal berperan penting dalam kematian sel tertentu di dalam tubuh. Misalnya ketika ada proses sel yang abnormal atau berpenyakit. Mitokondria kemudian akan menyeleksi organism sel abnormal agar tidak berkembang di dalam tubuh. Bisa dikatakan, dengan adanya mitokondria dalam tubuh makhluk hidup seperti hewan, tumbuhan dan manusia, maka fungsi -- fungsi organ vital yang ada di dalam tubuh makhluk hidup bisa berjalan dengan baik.
Dalam praktiknya, struktur Mitokondria terbagi menjadi 4 bagian, yaitu:Membran luarMembrane dalamRuang antar membraneMatriks dalam membran
Membran luar mengandung enzim tertentu untuk membantu proses biosintesis.
Membran dalam berukuran permukaan yang sangat luas karena terdapat banyak lipatan ke dalam matriks (kista).
Ruang ini merupakan tempat terjadinya reaksi sel yang sangat penting. Misalnya siklus krebs, reaksi oksidasi beta asam lemak atau reaksi oksidasi asam amino.
Matriks dalam membran memiliki materi gen atau DNA mitokondria. Sebut saja seperti magnesium, kalium dan kalsium.
Mitokondria memiliki fungsi yang penting dalam tubuh makhluk hidup, yang pertama mitokondria adalah pabrik energi sel untuk sistem metabolisme dalam bentuk ATP. Â Metabolisme Karbohidrat yang terjadi didalam Mitokondria nantinya akan di oksidasi oleh oksigen dan menghasilkan karbondioksida dan air. Dengan adanya energi maka mitokondria dapat mengatur aktivitas sel terutama dalam sistem metabolisme sel. Selain itu mitokondria juga memecahkan makanan untuk menghasilkan energi, seperti karbohidrat, lemak dan sebagainya. Mitokondria juga berperan dalam mematikan sel tertentu. Sel yang dimatikan adalah sel yang berpenyakit beracun, bertujuan untuk memperlancar proses metabolisme tubuh.
Proses ini dikenal sebagai fosforilasi oksidatif terdiri dari 5 tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan enzim di membran dalam mitokondria. Proses ini melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat kompleks enzi, terdiri dari kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks II(suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q-sitokrom C reduktase), kompleks IV (sitokrom oksidase), juga dibantu dengan FoF1 ATP Sintase dan ANT (Adenine Nucleotide Translocator)
Mitokondria memilikiDNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA . MtDNA berpilin ganda, sirkuler, dan tidak terlindungi membran (prokariotik). Karena memiliki ciri seperti DNA bakteri, berkembang teori yang cukup luas dianut, yang menyatakan bahwa mitokondria dulunya merupakan makhluk hidup independen yang kemudian bersimbiosis dengan organisme eukariotik. Teori ini dikenal dengan teori endosimbion.
Menurut pendapat ahli dikatakan
"DNA mitokondria (mtDNA) manusia terletak di dalam matriks semi cair bagian paling dalam mitokondria. mtDNA manusia berupa untai ganda berbentuk sirkuler yang memiliki urutan lengkap nukleotida sepanjang 16.569 pasang basa (pb). Molekul mtDNA terdiri dari untai heavy (H) dan untai light (L)"
Anderson, et al., 1981
Pada untai H terdapat lebih banyak basa purin daripada basa pirimidin, sehingga lebih berat dibandingkan untai L. mtDNA manusia ditemukan telah diwariskan secara maternal dari ibu . mtDNA memiliki laju mutasi yang sangat tinggi, sehingga dapat dimanfaatkan untuk menentukan keragaman genetik antar individu dalam suatu populasi, hubungan evolusi diantara populasi dan rekonstruksi migrasi suatu populasi.
Â
Sekarang Mitokondria diwariskan oleh siapa? Mari kita lihat
Pada dasarnya seorang anak terlahir dari pertemuan antara sperma (laki-laki) dan ovum (perempuan) melalui proses fertilisasi dimana setelah terjadi proses fertilisasi tersebut, kedua sel gamet itu akan melebur menjadi satu dan membentuk zygot kemudian membelah menjadi morula, blastula, gastrula, dan berdiferensiasi menjadi makhluk hidup kecil di dalam rahim yg disebut dengan fetus (janin).
Ovum merupakan sel gamet yang terdiri dari inti sel dan sitoplasma lengkap dengan organel-organel yang akan berperan dalam proses pembelahan dan perbanyakan sel. Sperma merupakan sel gamet yang terdiri atas kepala dengan inti sel dan ekor yang mengandung mitokondria sebagai pemberi energi bagi pergerakan sperma. 14 jam setelah proses fertilisasi maka ekor sperma yang mengandung mitokondria akan dilepas dan dibuang, inti sel ovum dan sperma akan melebur menjadi satu sehingga terbentuklah sel baru (zygot) 2n. Inti zigot merupakan gabungan antara inti sperma dan ovum sedangkan sitoplasma dan organel-organel sel berasal dari organel sel ovum. Dari penjelasan ini dapat diketahui bahwa prosentase peran ovum lebih besar daripada sperma dalam aktivitas pembelahan sel selanjutnya.
Di sinilah yang menunjukan bahwa Ibulah yang merupakan pewaris, yaitu melalui mitokondria.. Sebab, mitokondria berasal dari sel telur bukan dari sel sperma( sudah dijelaskan diparagraf sebelumnya) hasil pembuahan kelak. Didalam setiap sel  manusia ada sebuah organela yang sangat strategis fungsinya. Organela ini bernama mitokondria. Organelnya berongga berbentuk bulat lonjong, selaputnya terdiri dari dua lapis membran, membran dalam bertonjolan ke dalam rongga (matriks), serta mengandung banyak enzim pernapasan. Mitokondria bersifat semiotonom karena 40 persen kebutuhan protein dan enzimn dihasilkan sendiri oleh gennya
MtDNA diwariskan secara maternal. Sel telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma, yaitu sekitar 100.000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA. Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak ATP.
Pada saat terjadi pembuahan sel telur, bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur. Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria. Apalagi dalam proses pertumbuhan sel, jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang. Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100.000, maka sumbangan secara paternal hanya 0,01%. Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid, diturunkan dari ibu ke seluruh keturunannya.
DNA mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar 10-17 kali DNA inti. Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen, 1999], tidak memiliki protein histon, dan terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping. Selain itu, DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan dalam replikasi DNA). Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi. Replikasi mtDNA yang tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadi.
Keunikan lain dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam hal pengenalan kodon universal. UGA tidak dibaca sebagai "berhenti" (stop) melainkan sebagai tryptofan, AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai "berhenti", AUA dibaca sebagai methionin
"Pada saat terjadi pembuahan sel telur, bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur. Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal (dari ayah) hanya berjumlah 100 mitokondria. Apalagi dalam proses pertumbuhan sel, jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang. Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal (dari ibu) yaitu 100.000, maka sumbangan secara paternal hanya 0,01%. Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid, diturunkan dari ibu ke seluruh keturunannya "
Cann et al., 1987, Giles et al., 1980, Wallace, 1997.
        Setiap manusia memiliki 23 pasang kromosom yang terdiri atas 22 pasang kromosom autosom dan sepasang kromosom seks. Ada 23 kromosom berasal dari ibu yang disebut kromosom XX dan 23 pasang lagi berasal dari ayah yang disebut kromosom XY.
        Pada mitokondria terdapat seutas DNA yang menyerupai DNA di inti sel. Hanya saja, isinya adalah kode gen bagi pembentukan segala "sistem" pada diri manusia, seperti sistem pencernaan, kekebalan, kecerdasan, hormon dan lain sebagainya. Jika mitokondria tidak sempurna, sistem yang terbentuk akan kehilangan sumber energi, alias tak berdaya.
       Selain itu mitokondria ibu juga berperan terhadap kecerdasan anak. Faktor genetik sangat berperan. Seorang ahli mengatakan
"Pengaruh itu sedemikian besar karena tingkat kecerdasan seseorang terkait dengan kromosom X yang berasal dari Ibu"
Dr. Ben Hamel
Karena itu, ibu yang bercedas akan berpeluang menghasilkan anak yang cerdas
        Nah, dengan begitu akhirnya kita dapat mengerti ternyata mitokondria kita itu diwariskan. Diwariskan oleh Ibu kita dan bukan oleh Ayah kita. Tanpa mitkondria kita tidak bisa hidup karena seluruh sel didalam tubuh saling bergantung satu sama lain. Maka dari itu kita sudah sepantasnya patut bersyukur telah dilahirkan dengan sehat dan kita harus berterimakasih kepada Ibu yang telah melahirkan kita dan memberikan sebuah hadiah kecil yang sangat berharga untuk kita, Mitokondria.
wikipedia.org
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H