Pemberian Tersembunyi dari Ibu

Dalam kehidupan kita mulai dari kecil sampai sekarang, tentunya orangtua sudah menjadi bagian dari hidup yang sangat penting. Orang tua kita pastinya sudah mengajari dan memberikan banyak pelajaran kehidupan tentang diri kita. Tetapi tahukah kamu bahwa setiap ibu memberikan suatu hal yang spesial yang tidak bisa diberikan oleh seorang ayah? Hal spesial itu merupakan mitokondria. Penasaran? Ayo baca lebih lanjut mengenai fakta unik ini.

Sebelum masuk ke topik pembahasan, tentunya kita harus memahami dasar dari apa yang akan dibahas. Sel merupakan satuan unit yang paling kecil dan sederhana dari makhluk hidup. Seluruh makhluk hidup pastinya tersusun dari sel. Sel hidup pertama kali ditemukan oleh ilmuwan dari Belanda yang bernama Antonie van Leeuwenhoek. Antonie menemukan sel hidup dari pengamatan yang dilakukan pada sel alga dengan mikroskop. 

Orang yang pertama kali menemukan sel yaitu Robert Hooke. Robert Hooke menemukan sel pertama kali ketika dia sedang mengamati sayatan gabus dari tanaman Quercus suber dengan mikroskop. Dalam pengamatannya, ia menemukan adanya ruang - ruang kosong yang dibatasi dinding tebal. Robert Hooke menyebut ruang - ruang kosong tersebut dengan istilah dari bahasa latin yaitu cellulae yang berarti kamar kosong. Sel yang ditemukan Robert Hooke merupakan sel - sel gabus yang telah mati karena tidak ada inti sel.

Sejak penemuan itu, beberapa ilmuwan berlomba untuk mengetahui lebih banyak tentang sel. Beberapa ilmuwan yang meneliti lebih banyak tentang sel antara lain adalah Robert Brown yang menemukan inti sel pada tanaman anggrek. Dari penemuannya, dia menyatakan bahwa adanya inti sel sungguh penting yaitu untuk mengatur segala proses yang terjadi didalam sel, Matthias Schleiden, seorang ahli botani dari Jerman menyatakan bahwa semua jaringan tumbuhan tersusun dari sel, Theodore Schwann, seorang ahli fisiologi Jerman menyatakan bahwa setiap organisme terdiri atas satu sel atau lebih dan sel merupakan unit dasar hidup semua makhluk hidup, Rudolf Virchow yang menyatakan bahwa setiap sel berasal dari sel - sel sebelumnya (omnis cellula e cellula) yang terjadi karena adanya pembelahan sel, dan Johanes Purkinje, seorang ahli anatomi dari Cekoslovakia, memperkenalkan istilah protoplasma yaitu untuk menyebut bahan - bahan hidup yang ada dalam sel.

Sel secara struktur dibagi menjadi 2 jenis yaitu struktur sel prokariotik dan struktur sel eukariotik. Setiap organisme tersusun dari salah satu sel prokariotik dan sel eukariotik. Kedua sel ini memiliki perbedaan berdasarkan inti selnya. Sel prokariotik adalah sel yang tidak memiliki selaput inti. Maka materi genetik sel prokariotik tidak dibungkus oleh selaput. Kebanyakan sel prokariotik adalah uniseluler, walaupun ada pula beberapa yang multiseluler.

Sel prokariotik uniseluler ini mampu membentuk koloni. Semua sel prokariotik mempunyai membran sel plasma, nukleoid berupa DNA dan RNA, serta sitoplasma yang mengandung ribosom. Sel prokariotik tidak memiliki membran inti, sehingga bahan inti yang berada dalam sel mengadakan kontak langsung dengan protoplasma. Sel prokariotik juga tidak memiliki sistem endomembran (membran dalam), seperti retikulum endoplasma dan kompleks Golgi. Selain itu, sel prokariotik juga tidak memiliki mitokondria dan kloroplas, tetapi mempunyai struktur yang berfungsi sama dengan keduanya, yaitu mesosom dan kromator. 

Contoh sel prokariotik adalah bakteri (Bacteria) dan Sianobakteri (Cyanobacteria). Adapun bagian-bagian sel bakteri yaitu dinding sel, membran plasma, sitoplasma, mesosom, ribosom, DNA dan RNA. Sel eukariotik adalah sel yang memiliki selaput inti. Maka, materi genetiknya tidak tersebar melainkan dibungkus selaput. Jenis-jenis sel eukariotik meliputi: sel protista, sel hewan, sel tumbuhan, dan sel fungi. Bagian -- bagian dari sel eukariotik yaitu Membran sel, sitoplasma, sitoskeleton, nukleus, retikulum endoplasma, ribosom, badan golgi, lisosom, mitokondria, kloroplas, sentriol.

Meskipun sel hewan dan sel tumbuhan sama -- sama termasuk dalam sel eukariotik. Namun apakah keduanya sama? Ternyata tidak. Antara sel hewan dan sel tumbuhan juga ada perbedaan yaitu pada sel tumbuhan ada dinding sel dan plastida. Dinding sel berfungsi agar bentuk sel tumbuhan lebih kaku dan tetap, sedangkan untuk sel hewan tidak ada dinding sel sehingga bentuk sel hewan tidak teratur, bisa berubah dan juga tidak ada plastida. Perbedaan lain yaitu dari ukuran vakuola sel tumbuhan jika dibandingkan dengan vakuola sel pada hewan, di sel tumbuhan memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan sel hewan. Sel tumbuhan juga memiliki plastida sedangkan pada sel hewan tidak memiliki plastida. Pada sel hewan terdapat sentriol, sedangkan perbedaan di sel tumbuhan tidak memiliki sentriol.

Sel tersusun dari beberapa organel -- organel sel. Salah satu dari organel selnya yaitu mitokondria. Mitokondria merupakan salah satu organel sel yang berbentuk elips dan memiliki membran ganda. Salah satu fungsi dari mitokondria yaitu sebagai penghasil energi sel untuk dipakai dalam sistem metabolisme tubuh. Mitokondria bersifat semiotonom karena 40 persen kebutuhan protein dan enzimnya dihasilkan sendiri oleh gennya. Mitokondria ada pada sel hewan dan tumbuhan, tetapi jumlah mitokondria relatif lebih banyak pada sel hewan karena sel hewan atau hewan lebih aktif bergerak, sehingga terjadi metabolisme yang lebih aktif di bandingkan sel tumbuhan, akhirnya memerlukan energi yang lebih banyak. 

Dalam sel hewan sendiri, mitokondria ditemui lebih banyak terutama pada sel otot karena sel otot membutuhkan energi yang banyak saat beraktivitas. Contoh lain yaitu, oosit (bakal sperma matang) mengandung sekitar 100.000 mitokondria. Sedangkan pada spermatzoa matang, jumlah mitokondria sekitar 22 - 28. Oosit membutuhkan energi lebih banyak untuk pembelahan setelah dibuahi spermatozoa. Sedangkan spermatozoa matang, energi yang dibutuhkan hanya untuk pergerakan untuk membuahi ovum.

Struktur dari mitokondria dibagi menjadi 4 bagian : membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks. Membran luar mengandung enzim tertentu untuk membantu proses biosintesis, memiliki pembatas yang terdiri dari lipid dan protein, dan memiliki pori -- pori yang kecil agar memungkinkan masuknya ion atau molekul kecil. 

Membran dalam memiliki ukuran permukaan yang sangat luas karena terdapat banyak lipatan ke dalam matriks yang dikenal sebagai kista yang berfungsi sebagai tempat pembentukan ATP (Adenosin Trifosfat). Ruang antar membran merupakan ruang tempat terjadinya reaksi sel yang sangat penting. Matriks yang terletak didalam membran memiliki materi gen atau DNA mitokondria yang berbentuk sirkuler, berbeda dengan bentuk DNA Inti sel yang berbentuk linier. Ada teori sel yaitu teori Endosimbiosis yang menyatakan bahwa beberapa organel dulunya merupakan sel sendiri.

 Salah satu organel itu yaitu mitokondria yang dianggap sebagai hasil evolusi dari sel -proteobacteria prokariota yang ber-endosimbiosis dengan sel eukariota. Teori ini juga diperkuat dengan beberapa fakta antara lain adanya DNA dalam mitokondria yang menunjukkan bahwa dahulu mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari sel inangnya, Dan juga kemiripan antara mitokondria dan bakteri, baik ukuran maupun cara reproduksi dengan membelah diri, juga struktur DNA yang berbentuk lingkaran. Oleh karena itu, mitokondria memiliki sistem genetik sendiri yang berbeda dengan sistem genetik inti. Selain itu, ribosom dan r-RNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki bakteri dibandingkan dengan yang dikode oleh inti sel eukariota.

 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 organisme 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. Secara singkat, keberadaan mitokondria didalam sel tentunya sangat vital karena mitokondria merupakan "Power House" nya sel dengan menyediakan energi yang sudah siap pakai.

 Meskipun sangat vital dalam sel, mitokondria juga dikenal para peneliti ikut ambil bagian pada penyakit tertentu dan penuaan karena gagal fungsi atau disfungsi mitokondria. Disfungsi mitokondria ini adalah keadaan dimana mitokondria mengalami gangguan atau kegagalan fungsinya dalam produksi energi untuk kehidupan sel. Hal ini dipicu oleh beberapa faktor tertentu sehingga menyebabkan alur produksi energi dalam mitokondria terganggu atau terhenti. Salah satu faktor pemicu disfungsi mitokondria adalah mutasi dari DNA mitokondria sendiri. 

Beberapa penyakit yang disebabkan oleh disfungsi mitokondria yaitu Leigh's Syndrome penyakit yang mematikan pada masa pertumbuhan karena menyebabkan kelumpuhan total dan hilangnya kemampuan verbal, Pearson's Syndrome yang menyebabkan kelainan pada sumsum tulang dan kegagalan kerja pankreas pada anak, penyakit Alzheimer, Parkinson, Huntington, Miopati Mitokondria, Kearns -- Sayre Syndrome, MERRF (Myoclonic Epilepsy with Ragged Red Fibers), MELAS (Mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes).

Apa saja perbedaan antara DNA mitokondria dengan DNA sel inti ? Perbedaan yang paling utama yaitu DNA Inti memiliki 46 kromosom standar, 23 diperoleh dari ibu dan 23 sisanya dari ayah. Di sisi lain DNA mitokondria hanya memiliki satu kromosom. Selain itu, kromosom dalam DNA Inti relatif lebih lama juga mengandung telomers dan sentromer. DNA Inti ditemukan di setiap sel tubuh kita. DNA terdiri dari nukleotida utama yang dikenal sebagai adenin, sitosin, guanin dan timin. DNA mengandung histon dan rantai helix ganda. Rantai helix ganda ini diselenggarakan kebohongan tangga dan dipisahkan selama proses pembagian. Selama pembelahan, berbagai enzim ikut bermain yang bertanggung jawab untuk perpisahan mereka. Nukleotida yang disebutkan di atas yang hadir di sepanjang seluruh panjang untai DNA helix ganda ini, setiap mutasi acak gen di pasangan basa ini dapat mengakibatkan anomali. Selain itu, DNA Inti juga memiliki intron dan non-coding DNA. Sedangkan kromosom pada DNA mitokondria tidak sepanjang kromosom DNA Inti. Hal ini jauh lebih pendek dan digunakan dalam proses metabolisme, seperti kode untuk protein yang digunakan dalam proses-proses metabolisme. Itu membuat t-RNA dan r-RNA sendiri. Jika perubahan terjadi pada DNA mitokondria, itu harus datang dari mutasi karena tidak pergi rekombinasi seperti DNA Inti tidak. Mitokondria DNA telanjang, yang tidak tercakup oleh amplop apapun. Dan DNA mitokondria dibaca dari kode genetik yang berbeda dari DNA Inti.

Setelah mengetahui tentang sel, kita pasti tahu bahwa manusia tersusun dari banyak sekali sel. Padahal awalnya manusia berasal dari 2 sel yaitu sel sperma dan sel ovum yang melebur menjadi satu. Peristiwa itu dinamakan fertilisasi. Sebelum masuk ke fertilisasi kita harus memahami dulu apa itu sel sperma dan ovum. Sel sperma merupakan sebuah sel yang dihasilkan sistem reproduksi dari laki -- laki. Sel sperma ini memiliki tugas untuk membuahi ovum dan melebur menjadi zigot. Sel sperma memiliki jenis kelamin laki -- laki atau perempuan. Sperma berbentuk seperti kecebong, dan terbagi menjadi 3 bagian yaitu: kepala, leher dan ekor. Kepala berbentuk lonjong agak gepeng berisi inti (nucleus). Bagian leher menghubungkan kepala dengan bagian tengah. Sedangkan ekor berfungsi untuk bergerak maju, panjang ekor sekitar 10 kali bagian kepala. Sel ovum atau sel telur dari manusia merupakan sel reproduksi yang dihasilkan ovarium pada perempuan.

Fertilisasi manusia merupakan salah satu proses cukup rumit yang menghasilkan telur yang dibuahi. Telur yang sudah dibuahi akan menjadi dewasa di dalam rahim ibunya sampai kelahiran. Telur yang dibuahi ini lebih dikenal dengan sebutan zigot. Fertilisasi manusia dimulai dengan siklus menstruasi wanita. Siklus ini mempersiapkan tubuh wanita untuk pembuahan. Sekitar setengah jalan yang dilalui siklus ini, tubuh wanita siap untuk memulai proses fertilisasi manusia. Pada titik ini saat sel telur dilepaskan, atau berovulasi, ke dalam tuba fallopi. 

Dalam tabung falopi ini fertilisasi akan berlangsung. Sperma melakukan perjalanan ke tuba fallopi untuk memenuhi telur, namun, sperma memiliki beberapa tantangan besar di depannya untuk menyelesaikan perjalanan ini. Misalnya, sperma harus menyelesaikan perjalanan ini dalam waktu 12-48 jam menuju telur yang sedang berovulasi atau sperma akan mati. 

Sekitar 85% dari sperma tidak memiliki struktur dengan benar untuk perjalanan jauh ini. Hal ini membuat sekitar 15% dari sperma akan menyelesaikan perjalanan menuju sel telur. Sinyal kimia akan memandu sperma melalui lendir serviks yang membentuk lapisan uterus. Uterus juga dikenal sebagai rahim dan di mana bayi akan berkembang setelah Fertilisasi. Setelah sperma berjalan sampai uterus, menghadapi tantangan untuk memilih tuba fallopi yang benar. 

Ada dua saluran telur, dan hanya satu berisi telur. Sperma yang memilih tuba fallopi yang benar akhirnya akan mencapai sel telur. Sisa sperma yang tersisa akan mengelilingi telur dan berlomba menjadi yang pertama dan satu -- satunya untuk menembus dan membuahi sel telur. Setiap kepala sperma mulai melepaskan enzim untuk memecah membran telur, lapisan luar telur. 

Setelah sperma pertama menembus melalui membran telur, telur akan mulai memancarkan sinyal listrik. Sinyal listrik akan memicu kantung kecil yang terletak tepat di bawah membran telur, butiran kortikal, untuk melepaskan isinya ke ruang sekitar telur. Reaksi ini akan mendorong sisa sperma lainnya kembali. Ketika telur ditembus oleh sperma, membagi sekali lagi dan hasilnya hanya dalam satu set informasi genetik. Telur bertemu dengan sperma, dan mereka menggabungkan informasi genetik mereka bersama-sama. Ketika dua bergabung, proses pembuahan selesai, dan telur yang dibuahi sekarang disebut zigot.

Setelah mengerti seputar sel dan proses fertilisasi manusia, sekarang kita akan masuk ke topik yaitu mitokondria manusia yang hanya dari warisan ibu saja. Kenapa hal itu terjadi ? Padahal sel sperma dari laki -- laki juga memiliki mitokondria seperti sel -- sel lainnya. Fenomena seluruh mitokondria setiap sel makhluk hidup diwariskan oleh ibu kepada anaknya tanpa adanya rekombinasi ini disebut dengan istilah maternal inheritance.

 Fenomena ini terjadi karena ketika proses fertilisasi, setelah sel sperma berhasil menembus sel telur ternyata hanya bagian kepala dari sel sperma yang masuk ke dalam sel telur sementara bagian ekornya terlepas. Sedangkan mitokondria dari sel sperma sendiri terdapat pada daerah ekor sel sperma karena ekor dari sel sperma yang digunakan untuk bergerak sehingga membutuhkan energi dari mitokondria. Sedangkan di bagian kepala sel sperma hanya terdapat materi genetik sel sperma yang akan menggabung dengan materi genetik ovum.

Lalu mungkinkah terjadi ekor sperma tidak lepas ketika sel sperma masuk ke dalam sel telur? Pastinya mungkin. Apa yang akan terjadi ketika ekor sperma ikut masuk ke dalam sel telur ? Sayangnya hasilnya sama saja dengan ekor sperma tidak masuk yaitu mitokondria sel sperma tidak akan memberi DNAnya melainkan akan dihancurkan oleh lisosom dari sel ovum karena dianggap sel ovum sebagai benda asing. Jadi mitokondria sel diri kita semuanya berasal dari mitokondria ibu kita sendiri yang terletak di sitoplasma

Nah, kita sudah tahu apa yang menyebabkan mitokondria diri kita hanya berasal dari ibu tanpa campur tangan mitokondria ayah. Apa sebenarnya dampak dari mitokondria ibu saja yang diwariskan kepada kita? Dari 1 sel hasil gabungan sel sperma dan sel ovum tadi akan melakukan pembelahan sel dan penurunan informasi genetik sehingga semua sel yang ada dalam diri kita saat ini semua memiliki organel yang sama dari sel pertama atau sel induk. Sehingga jika mitokondria yang dimiliki oleh sel ovum ibu mengalami mutasi maka mutasi itu akan menurun pada keturunan berikutnya karena tidak ada rekombinasi dari mitokondria ayah, murni dari mitokondria ibu. 

Mutasi dari mitokondria tersebut bisa menyebabkan kerusakan fungsi pada mitokondria sehingga mitokondria menjadi gagal fungsi atau disfungsi. Walaupun sedikit, ibu yang normal dapat menurunkan mitokondria yang mutan dan dalam jumlah yang lebih besar daripada dalam tubuhnya selama sel telurnya melewati proses yang sempit dimana mitokondria mutan terikut dalam telur pada jumlah yang lebih besar daripada sel telur normal.

 Gagal fungsi pada mitokondria bisa menyebabkan berbagai macam penyakit  misalnya Leigh's Syndrome, Pearson's Syndrome, penyakit Alzheimer, Parkinson, Huntington, Miopati Mitokondria, Kearns -- Sayre Syndrome, MERRF (Myoclonic Epilepsy with Ragged Red Fibers), MELAS (Mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes). Meskipun terdengar mengerikan, penyakit karena disfungsi mitokondria ini sifantya sporadik atau sangat langka dan jarang terjadi karena mutasi mitokondria yang baru terjadi dalam maternal mitokondria.  

Mungkin setelah membaca semua ini kalian malah menjadi bingung. Jadi untuk meringkasnya, seluruh mitokondria yang ada di dalam diri kita berasal dari mitokondria yang dihasilkan oleh sel ovum milik ibu tanpa campur tangan sel sperma ayah. Ini terjadi karena ketika sel sperma memasuki sel ovum, bagian ekor sperma yang menjadi tempat mitokondria tidak ikut masuk kedalam sel ovum untuk menggabungkan informasi genetik. Mitokondria sendiri memiliki fungsi utama yaitu untuk menghasilkan energi siap pakai berupa ATP yang bisa digunakan oleh otot untuk melakukan aktivitas sehari -- hari. Sekian studi kasus dari saya, semoga membantu dan jika masih ada bingung atau ada kesalahan dalam informasi jangan ragu untuk berkomentar.  

DAFTAR PUSTAKA :

Pengertian Mitokondria, Struktur, dan Fungsi Mitokondria

Mengapa jumlah mitokondria pada sel hewan lebih banyak dibandingkan pada tumbuhan

Mitokondria

Mitokondria Ternyata Suka Berulah

Pengertian dan Proses Fertilisasi

Perbedaan DNA Inti dan DNA mitokondria