Mitokondria Berasal dari Ibu, Benarkah?

Tidak dapat dipungkiri bahwa Ibu merupakan pribadi yang pernah satu tubuh, satu nafas, satu darah dengan kita. Maka dari itu apakah benar mitokondria diturunkan/diwariskan sepenuhnya oleh ibu kita?

Kali ini saya akan membahas salah satu organel yang ada di dalam sel tubuh kita. Ialah salah satu organel yang memegang peranan penting bagi kehidupan sehari-hari kita. Bahkan saat kita masih dalam kandungan ibu. Organel yang akan saya bahas tersebut tidak lain adalah mitokondria atau yang bisa juga disebut kondriosom. 

Apakah benar mitokondria yang ada di dalam sel tubuh anda berasal dari ibu dibandingkan dengan sel sperma ayah? Mengapa ayah tidak berkontribusi dalam penyumbangan mitokondria?

Jika anda ingin mengetahui kebenaran asal mitokondria dan beberapa fakta tentang organel luar biasa ini, maka anda harus menyimak dan membaca dengan baik postingan saya ini. Namun sebelum menuju pembahasan yang lebih dalam, ada baiknya kita mengenal terlebih dahulu pengertian sel secara singkat. 

Sel (cellula) merupakan unit dasar kehidupan yang menjadi dasar penyusun tubuh mahluk hidup. Pertama kali ditemukan oleh Robert Hooke (1665). Ia menemukan sel gabus (sel mati) tumbuhan dengan menggunakan mikroskop sederhana. Berdasarkan penemuan sel oleh Robert Hooke inilah, banyak orang yang lalu mengembangkan teori sel dan melakukan penenlitian. Contohnya Jacob Schleiden dan Theodor Schwan (1838) mengemukakan bahwa sel merupakan unit dasar kehiupan. Antonie Van L. melihat sel hidup dari spirogyra . Rudolph Virchow (1858) berpendapat bahwa omnis cellula ex cellulae (semua sel berasal dari sel sebelumnya). Adapun teori mengenai sel sebagai unit hereditas makhluk hidup dikemukakan oleh Robert Brown, Felix Durjadin, dan Johanes Purkinje. Dari beberapa temuan peneliti di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa sel merupakan unit hereditas dan struktur terkecil makhluk hidup. Sel-sel yang terdapat didalam tubuh makhluk hidup itu berbeda-beda antara makhluk hidup dari jenis hewan, jenis tumbuhan, maupun manusia. Sel sendiri, dibagi menjadi dua jenis, yaitu sel eukariotik dan prokariotik.

Prokariotik berasal dari kata Yunani, pro dan karyon. Pro yang berarti sebelum, dan karyon yang berarti inti. Sehingga dapat disimpulkan bahwa sel prokariotik merupakan sel yang tidak memiliki nukleus atau tidak memiliki membran inti yang memisahkan materi genetik inti sel dengan sel lainnya. Sel prokariotik merupakan suatu sel yang tidak mempunyai sistem endomembran. Biasanya, sel prokariotik ditemukan pada organisme atau makhluk hidup yang uniseluler, namun juga ditemukan beberapa pada organisme multiseluler. Struktur sel prokariotik terdiri dari dinding sel, membran plasma, sitoplasma, mesosom, ribosom, DNA, dan RNA. Contoh organisme bersel satu yang memiliki susunan sel prkariotik adalah bakteri, ganggang biru, dan paramecium sp.

Eukariotik berasal dari kata Yunani, yaitu eu dan karyon. Eu yang berarti sebenarnya dan karyon yang berarti inti. Sehingga dapat disimpulkan bahwa sel eukariotik merupakan sel yang memiliki nukleus atau materi genetik (DNA) yang dibungkus oleh membran inti agar tidak tersebar. Pada umumnya, sel eukariota memiliki ukuran yang lebih besar dari prokariota dan memiliki bagian-bagian sub-selular yang disebut dengan organel dan sitoskeleton yang terdiri atas mikrotubulus, mikrofilamen dan filamen intermediet. Pada kromosom terdapat DNA eukariotik yang ada di dalam nukelus. Selain melakukan pembelahan sel secara aseksual, kebanyakan eukariota juga bisa melakukan reproduksi seksual melalui proses fusi sel, yang tidak ditemukan pada prokariota. Pada sel ini, sitoplasma mempunyai beragam jenis organel seperti: badan golgi, retikulum endoplasma (RE), kloroplas (khusus pada tumbuhan), mitokondira, badan mikro, dan lisosom yang tidak ditemukan pada sel prokariotik. Contoh makhluk hidup yang memiliki susunan sel eukariotik adalah ganggang (kecuali ganggang biru), manusia, hewan, tumbuhan, dan jamur (fungi).

Nah, kita sudah tahu secara singkat apa itu sel. Bisakah anda membayangkan bahwa mitokondria merupakan organel yang ada di dalam unit struktural terkecil dari mahluk hidup? Maka dari itu, mari kita lanjutkan pembahasan kita tentang "The Power House"-nya sel.

Mungkin ada dari kalian yang bertanya-tanya apa itu "The Power House"? "The Power House" merupakan julukan lain dari mitokondria. Mengapa diberi nama demikian? Itu tidak lain karena peran utama mitokondria ini sebagai respirasi sel atau metabolisme energi di dalam sel yang dapat menghasilkan ATP (adenosit trifosat).

Apa itu respirasi?

Respirasi dalam biologi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan mahluk hidup dengan cara pemecahan senyawa berenergi tinggi (SET) untuk digunakan dalam menjalankan fungsi hidup dan mendapatkan energi. Dalam pengertian kegiatan kehidupan sehari-hari, respirasi dapat disamakan dengan pernapasan.

Tanpa energi, sel tidak dapat melakukan kegiatannya. No energy, no power. Karena perannya yang penting dalam menghasilkan energi, maka mitokondria diberi julukan "The Power House".

Pertama-tama mari kita pelajari  struktur-struktur dan fungsi mitokondria ini secaca perlahan dengan bantuan gambar di atas.

Mitokondria dibagi menjadi 4 bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan krista. Mitokondria adalah salah satu organel sel yang meiliki dua lapisan membran, yaitu membran dalam dan membran dalam. Di dalam lapisan membran dalam terdapat krista yang umunya dietmukan dalam bentuk seperti meander sungai. Adapun matriks yang berupa ruangan di dalam krista. Mitokondria memiliki bentuk yang beraneka macam. Ada yang berbentuk oval, lingkaran, silindris, dan ada yang tidak beraturan. Dalam setiap sel, jumlah mitokondria sangat beragam. Organel bermembran dua ini banyak ditemukan di area yang membutuhkan banyak energi (ATP). Seperi contohnya sel otot, jantung, dan ekor sperma. Keunikan dari organel silindris ini, ia memiliki sel DNA dan RNA-nya semdiri di dalam krista. Bahkan ada riset yang mengatakan bahwa mitokondria adalah hasil sebuah evolusi dari sel proteobacteria prokariota yang ber-endosimbiosis dengan sel eukariota.

Mitokondria sendiri memiliki sifat yaitu:

Bentuknya memanjang dan berdiameter 0,5-1 µm. Bersifat mobil, bergerak di sepanjang mikrotubula. Plastis, dapat berubah bentuk. Berfusi dengan mitokondria lainnya. Dan dapat membelah diri.

STRUKTUR MITOKONDRIA

Membran Luar

Bagian terluar dari mitokondria adalah membran luar. Ia melapisi dengan semopurna seluruh bagian dari mitokondria. Tersusun atas fosfolipid dan protein. Di dalam membran luar ini, protein memiliki nama khusus yang sering disebut porins (protein bersaluran). Hal ini menyebabkan membran luar permeabel terhadap molekul yang berukuran 6000 Dalton. Ia juga mempunyai protein integral yang membentuk saluran seperti pintu yang merupakan tempat keluar masuknya molekul.

Membran Dalam

Semakin dalam, struktur di mitokondria semakin kompleks. Membran dalam tersusun atas 20% lipid 80% protein. Membran ini kurang permeabel, membran dalam hanya permeabel terhadap oksigen, karbondioksida, dan air. Ia memengelilingi matriks dan membentuk lekukan-lekukan ke dalam matriks. Kemudian lekukan yang menonjol ke dalam matriks tersebut lalu diberi nama krista. Membran ini merupakan tempat utama pembuatan ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam. Pada mitokondria, membran dalam terbagi menjadi dua daerah yaitu daerah batas membran dalam (inner membrane), terletak persis di luar membran dalam mitokondria, sebagai pembungkus bagian luar membran dalam, batas membran dalam ini kaya protein yang bertanggung jawab untuk impor protein mitokondria.

Ruang Antar Membran

Bagian ini terletak di antara membran luar dan membran dalam. Ruang antar membran merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Ruang antar membran berisi cairan yang menggunakan ATP dari matriks untuk memfosforilasi nukleotida lainnya.

Matriks

Matriks berisi berbagai ratusan enzim, termasuk enzim yang dibutuhkan dalam oksidasi piruvat, asam lemak serta untuk siklus krebs. Dalam matriks mitokondria juga terdapat ATP, ADP, fosfatinorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium. Di dalam matriks juga terdapat ribosom yang digunakan sebagai sintesis protein dan berkembang biak dengan proses fisi seperti yang dilakukan oleh bakteri.

Krista

Dapat mengalami perluasan permukaan, sehingga ruang menjadi lebih besar dan dapat memperbanyak penghasilan energi (ATP). Dikelompokkan menjadi 3 menurut bentuknya yaitu :

-Bentuk lembaran pada hati

-Susunan rapat pada bagian ginjal

-Susunan seperti jala pada sel saraf

FUNGSI MITOKONDRIA

Mitokondria memiliki peran utama sebagai pabrik penghasil energi bagi sel dalam bentuk ATP. Namun mitokondria memiliki fungsi yang bervariasai, mitokondria mnyesuaikan dengan jenis sel dimana ia berada. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2 menjadi CO2 dan air. Energi yang dihasilkan sangat efisien yaitu sekitar tiga puluh molekul ATP yang diproduksi untuk setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis hanya dihasilkan dua molekul ATP. Proses pembentukan energi atau dikenal sebagai fosforilasi oksidatif terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam mitokondria. Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat kompleks enzim, yang terdiri dari kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks II (suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q – sitokrom C reduktase), kompleks IV (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan Adenine Nucleotide Translocator (ANT). Mitokondria juga berfungsi untuk menjaga konsentrasi ion kalsium pada berbagai tempat di sel. Mitokondria membantu sel-sel dengan menyediakan jasa gudang penyimpanan ion kalsium. Mitokondria juga berperan penting kepada proses kematian sel terprogram. Sel yang tidak diinginkan dan kelebihan dipangkas selama perkembangan organisme. Proses ini dikenal sebagai apoptosis. Kematian sel abnormal akibat disfungsi mitokondria dapat mempengaruhi fungsi organ.

SIKLUS HIDUP MITOKONDRIA

Mitokondria akan mengalami pembelahan bila mitokondria menjadi terlalu besar. Layaknya bakteri Mitokondria bereplikasi. Awalnya sebelum mitokondria mengalami replikasi, pertama-tama mitokondria mengalami replikasi DNA mitokondria. Proses dimulai dari pembelahan pada bagian dalam lalu diikuti pembelahan pada bagian luar. Proses ini mengakibatkan pengkerutan bagian dalam lalu bagian luar membran dan diikuti dengan pemisahan menjadi dua bagian mitokondria.

GANGGUAN FUNGSI PADA MITOKONDRIA

Disfungsi mitokondria

Disfungsi mitokondria adalah keadaan dimana mitokondria gagal untuk memproduksi energi. Hal ini tentunya dapat mempengaruhi produksi produk sel-spesifik yang penting. Akibat dari disfungsi mitokondria ini bisa berakibat fatal, seperti kegagalan organ dan kematian sel. Ketika kemampuan mitokondria untuk menghasilkan energi berkurang karena cacat tertentu (mutasi genetik baik dalam DNA mitokondria atau DNA inti), kondisi ini digambarkan sebagai penyakit mitokondria. Penyakit mitokondria dapat menghancurkan kesehatan dari setiap sistem atau organ tubuh. Umur tidak mempengaruhi siapa saja yang dapat mengalami penyakit mitokondria ini. Gejala penyakit ini pada setiap orang bervariasi, dan umumnya progesif. Beberapa gejala yang sering terjadi adalah infeksi berulang (sistem kekebalan tubuh yang lemah), mengurangi kapasitas jantung, stroke, kejang, kelelahan otot, masalah pencernaan, masalah hati, diabetes, obesitas, kebutaan dan tuli. Riset menunjukkan bahwa disfungsi mitokondria adalah penyebab akar dari banyak penyakit umum. seperti penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, diabetes, hipertensi, penyakit jantung, osteoporosis, kanker, penyakit autoimun seperti multiple sclerosis, lupus dan rheumatoid arthritis, dll .

Kelainan fungsi mitokondria dalam penyakit Kardiovaskuler

Penyebab : oksigen yang masuk ke sel berkurang sehingga menggangu proses oxidative phosphorylation. Dan saat itulah produksi ATP menurun sehingga timbul gejala lemas.

Penyakit pada hati

Keterlibatan mitokondria pada penyakit hati telah diketahui sejak setengah abad yang lalu, yakni sejak diketahui kerusakan hati akibat alkohol.

Dengan berkembangnya imunologi, diketahui bahwa kerusakan hati pada primary biliary cirrhosis (PBC) terjadi karena kerusakan mitokondria akibat antibodi terhadap protein mitokondria. Selanjutnya terungkap bahwa penyakit hati yang disebabkan oleh penimbunan lemak, terjadi melalui kerusakan mitokondria sel hati.

Mitokondria penyebab penuaan

Hal ini terjadi karena reaksi kimia pada daur krebs dan rantai transpor elektron melepas elektron, dan akhirnya ada salah satu dari elektron tersebut yang berkeliaran keluar dari mitokondria dan menuju ke lingkungan sel. Lalu elektron tersebut berikatan dengan oksigen sehingga elektron tersebut berubah menjadi radikal bebas yang akhirnya menyebabkan penuaan.

Kearns-Sayre Syndrome (KSS)

Penyakit ini sangat jarang ditemukan, gangguan multi-sistem yang sangat fatal yang biasanya berefek pada baik pria maupun wanita umur sekitar 20 tahun, dan terciri dengan gejala progresif eksternal ophthamoplegia, kelemahan otot ringan, pigmentasi retina, gangguan penyumbatan aorta kiri atau defek conduksi intrakardial. Gejala tanda-tanda lain adalah gangguan pendengaran, peningkatan kandungan protein pada cairan serebrospinal, gejala serebral, disfungsi persepsi, diabetis melitus, gangguan endokrin lainnya. Mitokondrial encephalopaty ditemukan banyak gangguan lainnya dari sistem saraf pusat dan perifer yaitu : atrophy optik, defek vestibular, myopaty, gejala pyramidal, kebodohan, gangguan mental seiring dengan adanya hypogonadisme, hypothyroidisme dan renal dysfungsi.

PEMBAHASAN

Kita akhirnya sudah mengenal mitokondria Sang "Power House". Ialah yang menghasilkan energi pada tiap sel, sehingga kita bisa dengan mudah bergerak dan melakukan aktivitas. Ternyata mitokondria memegang peranan sangat penting dalam kehidupan kita. Apa jadinya kita tanpa mitokondria? 

Dan inilah saatnya untuk saya membahas topik kita. Apakah benar mitokondria diturunkan/diwariskan sepenuhnya oleh ibu kita?

Maka dari itu, marilah kita membahas pertemuan sel telur dengan sel sperma.

Proses ini diawali dengan siklus menstruasi pada wanita. Pada saat yang tepat sel telur akan dilepaskan, atau berovulasi menuju ke tuba fallopi. Nah, di tuba fallopi inilah fertilisasi akan berlangsung. Saat pria ejakulasi, sel sperma lalu masuk ke vagina wanita. Dalam sekali ejakulasi seorang pria, terdapat sekitar 150 juta sperma. Dengan perjalanan yang panjang, sel sperma berharap dapat menuju ke tuba fallopi untuk membuahi sel telur. Namun, layaknya perjalanan kehidupan yang penuh tantangan, sperma juga harus menghadapi beberapa tantangan untuk menyelesaikan perjalanan dan mendapatkan sel telur.

Sebagai info hanya 85% dari sperma tidak memiliki struktur dengan benar untuk perjalanan panjang ini. Dan diperkirakan hanya 15% sperma yang berhasil menemui sel telur.

Pada tantangan pertama,sperma dihadapkan dengan lingkungan asam vagina yang membuat sperma tidak mampu bertahan lama di vagina dan akhirnya mati. Tantangan kedua, yaitu lendir serviks. Karena hanya sperma dengan kemampuan berenang paling cepat yang bisa menembusnya. Perjalanan sang sperma belum selesai. Ia masih harus dapat memilih mana tuba fallopi yang tepat. Bisa jadi sperma nyasar dan menuju ke tabung fallopi yang salah. Lalu sel sperma bertemu dengan sel telur, itulah saat dimana para sperma berlomba-lomba untuk bisa menembus sel telur. Setiap kepala sperma mulai melepaskan enzim yang digunakan untuk memecah membran terluar sel telur. Pada akhirnya salah satu sperma berhasil menembus sel telur. Sel sperma yang berhasil menembus sel telur itu kemudian melepaskan ekornya lalu terjadilah fertilisasi. Dan dalam waktu 48 jam, sisa sperma lainnya akan mati.

Nah, mari kita lanjutkan bahasan kita tentang mitokondria. Saat pembuahan inilah hanya ada dua kemungkinan tentang kebenaran pada mitokondria.

1. Sel sperma yang masuk membawa organel mitokondria dan terjadi pembuahan

2. Sel sperma yang masuk tidak membawa organel mitokondria dan terjadi pembuahan

Mari kita analisis letak dari mitokondria ini di kedua sel pencipta kehidupan manusia.

Menurut sumber yang saya dapatkan, sel telur memiliki kurang lebih sekitar 100.000 mitokondria, sedangkan sperma yang memiliki organel mitokondria terbanyak berada di ekor sperma. Ekor sperma memiliki sekitar 50-100 mitokondria. Bisa dilihat dari bukti gambar di atas bahwa mitokondria terdapat pada pangkal ekor, perbatasan antara kepala dengan ekor sperma.

Mengapa organel mitokondria terbanyak berada di ekor sperma? Jawabannya karena ekor sperma membutuhkan energi yang besar untuk dapat mencapai sel telur. Baca kembali tantangan-tantangan yang dilalui oleh sel sperma di paragraf atas. Tidak mungkin sel sperma melalui semua tantangan berat tersebut tanpa energi bukan?

Kembali lagi menuju proses fertilisasi. Apa yang terjadi saat sel sperma masuk ke dalam sel telur? Menurut sumber gambar di atas sel sperma yang dapat menembus masuk sel telur melepaskan ekornya. Jadi bisa kita simpulkan bahwa mitokondria yang ada di sperma sirna dan lenyap secara sempurna. Namun, layaknya kehidupan yang penuh dengan kejutan. Kita tidak bisa mengabaikan variabel kemungkinan bahwa beberapa mitokondria dari sperma bisa ikut masuk saat pemutusan ekor sperma dengan kepala sperma. Maka dari itu apakah sel sperma dari ayah tetap bisa membawa organel mitokondria?

Saya kenalkan dengan organel yang bernama Lisosom. Lisosom berbentuk seperti kantung atau disebut vesikel. Ia dilindingi oleh membran tunggal dan berisi enzim hidrolitik. Lisosom berfungsi sebagai pertahanan sel dan mencerna makromolekul intraseluler (fagositosis). Dari sumber yang saya dapatkan, dikatakan bahwa walaupun mitokondria dari sel sperma tetap bisa masuk. Mitkondria dari sel sperma akan di hancurkan oleh lisosom karena mitokondria dari sel sperma memiliki jumlah yang tak berarti dan dianggap sebagai benda asing.

KESIMPULAN

Kesimpulan yang saya dapatkan dari topik "Apakah mitokondria berasal/diwariskan dari Ibu?", bahwa pernyataan tersebut benar dan mitokondria diwariskan oleh ibu. Dan beberapa pembahasan di atas membuktikan bahwa sebagian besar organel diwariskan oleh ibu. Maka pernyataan bahwa kita memiliki hubungan batin dengan ibu kandung kita mungkin merupakan suatu pernyataan yang benar dan tepat. Bila adanya kekurangan dan kesalahan dalam data yang saya dapatkan, saya meminta maaf sebesar-besarnya.

SUMBER

Irnaningtyas, 2016. Biologi. Jakarta: Erlangga.

http://www.sridianti.com/struktur-fungsi-mitokondria.html

https://id.scribd.com/doc/111671209/Mitokondria-Kloroplas-Peroksisom-MAKALAH

https://www.slideshare.net/Anisyulia13/struktur-dan-fungsi-mitokondria

https://id.wikipedia.org/wiki/DNA_mitokondria

https://id.wikipedia.org/wiki/Mitokondria

http://www.sridianti.com/pengertian-dan-proses-fertilisasi.html