Benarkah Ibu Pewaris Mitokondria?

Definisi Sel

Dalam ilmu biologi, sel adalah tingkatan struktural kehidupan terendah yang mempunyai seluruh sifat kehidupan, seperti pertumbuhan dan perkembangan, reproduksi, respons terhadap lingkungan, pemanfaatan energi, homeostasis (pengaturan tubuh), serta adaptasi terhadap lingkungan di sekitarnya. Sebagian besar reaksi kimia berlangsung di dalam sel. Reaksi kimia terjadi guna mempertahankan kehidupan. Di dalam setiap sel, keteraturan kehidupan diatur pada tingkat molekuler. Sebagian besar makhluk hidup merupakan organisme uniseluler atau tersusun atas sel tunggal, contohnya amoeba dan bakteri. Sedangkan makhluk hidup lainnya seperti manusia, hewan, dan tumbuhan adalah organisme multiseluler. Perbedaan organisme multiseluler dan organisme uniseluler selain dari jumlah sel penyusun tubuhnya yaitu ukuran tubuhnya. Organisme multiseluler mempunyai ukuran besar dan dapat dilihat oleh mata tanpa menggunakan alat bantu. Sedangkan organisme uniseluler biasanya berukuran mikroskopis dan harus menggunakan mikroskop untuk melihatnya. Pada organisme multiseluler, terjadi kerja sama berbagai jenis sel yang terspesialisasi. Misalnya, tubuh manusia tersusun lebih dari 1013sel. Seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Misalnya, tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya. Spesialisasi merupakan perubahan sel menjadi fungsi yang lebih khusus atau spesifik. Sel-sel yang terspesialisasi tersebut bergabung membentuk tingkatan struktural kehidupan yang lebih tinggi, yaitu jaringan, organ, dan sistem organ. Misalnya, sel otot jantung yang membentuk jaringan otot jantung pada organ jantung yang tak lain merupakan bagian dari sistem organ peredaran darah dalam tubuh manusia. Maka, dari situlah definisi sel sebagai unit terkecil dari makhluk hidup didapat.

Sel tersusun atas bagian-bagian atau komponen-komponen yang disebut organel yang memiliki fungsinya masing-masing. Sel paling kecil yang diketahui oleh manusia adalah bakteri Mycoplasma yang memiliki diameter 0,0001 sampai 0,001 mm. Namun, ada juga sel tunggal yang bisa kita lihat dengan mata telanjang, yaitu telur ayam yang belum dibuahi. Sebagian sel memiliki diameter antara 1 sampai 100 m (0,001--0,1 mm). Sel hewan memiliki diameter sekitar 20 m, sel tumbuhan memiliki diameter sekitar 40 m, sel Amoeba memiliki diameter 90-800 m, dan sel alga yang besar memiliki diameter 50.000 m (50 mm). Ukuran sel tersebut sangat kecil sehingga kita hanya bisa melihatnya dengan menggunakan mikroskop.

Teori Sel

Robert Hookemelakukan pengamatan pertama kali dan melihat sel dari sayatan tipis gabus (kulit batang pohon ek) dengan mikroskop buatannya sendiri yang memiliki perbesaran 30 kali pada tahun 1665.Ia menjabarkan struktur mikroskopik gabus setelah ia mengamatinya melalui mikroskop. Ia menyebut struktur mikroskopik gabus sebagai "berpori-pori menyerupai sarang lebah namun pori-porinya tidak beraturan". Ia melihat ada ruang kecil yang kosong kemudian menyebut itu sel (berasal dari bahasa Latin "cellula" yang artinya kamar kecil). 

Maka, hal tersebut menunjukkan bahwa Robert Hookeadalah seorang ilmuwan dari Inggris yang pertama kali menemukan sel.

Pada masa yang sama, penemuan sel berkembang saat Antony van Leeuwenhoek menciptakan mikroskop yang berlensa satu untuk mengamati bermacam-macam hal. Beliau berhasil menemukan spermatozoid, protozoa, sel darah merah, khamir bersel tunggal, serta bakteri. Ia juga menjadi seseorang yang pertama kali melihat sel hidup dari alga Spirogyra pada tahun 1674. Semenjak itu, banyak ilmuwan yang mengemukakan teori-teorinya tentang sel masing-masing karena mereka berlomba-lomba untuk melakukan percobaan tentang sel.

Ilmuwan-ilmuwan lainnya adalah Marcello Malpighi yang berasal dari Italia. Beliau menjabarkan unit penyusun tumbuhan yang disebutnya sebagai utricle (kantong kecil) pada tahun 1675-1679. Setiap rongga itu berisi cairan dan dikelilingi oleh dinding yang kuat dan kokoh berdasarkan hasil percobaannya. Selain itu, ada seorang ilmuwan dari Inggris yang juga berhasil mengamati banyak struktur hijau kecil di dalam sel-sel daun yang disebut kloroplas pada tahun 1682 dan ia juga menjabarkan tentang sel tumbuhan. Ilmuwan tersebut bernama Nehemiah Grew. Pada tahun 1809, seorang ilmuwan yang bernama Jean Baptiste de Lamarckmengemukakan pendapat bahwa setiap badan yang hidup merupakan kumpulan sel-sel. Individu adalah kesatuan dari sel-sel, hal ini dikemukakan oleh ilmuwan yang bernama Ludolph Christian Treviranus dan Johann Jacob Paul. Sel merupakan elemen fundamental dari organisme, hal tersebut dikemukakan oleh seorang ilmuwan yang bernama Henri Dutrochet. Sedangkan Felix Dujardin pada tahun 1835 menyampaikan bahwa cairan yang selalu terdapat di dalam sel hidup adalah bagian terpenting dari sel hidup. Pada tahun 1838, seorang ahli anatomi tumbuhan dari Jerman yang bernama Matthias Jakob Schleiden mengemukakan bahwa manifestasi aktivitas sel pada dasarnya merupakan semua aspek fungsi tubuh tumbuhan dan seluruh tumbuhan terdiri atas sel. Ia juga pernah salah mengira bahwa sel terbentuk dari nukleus. Seorang ahli anatomi hewan yang bernama Theodore Schwann juga mengemukakan hal yang hampir sama dengan yang dikemukakan oleh Matthias Jakob Schleiden bahwa semua bagian tubuh hewan juga tersusun atas sel. Ia berpendapat bahwa pembentukan sel merupakan prinsip universal pembentukan berbagai bagian tubuh semua organisme. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa ahli anatomi hewan dan ahli anatomi tumbuhan berpendapat bahwa sel adalah unit dasar kehidupan dan semua makhluk hidup tersusun dari sel.

Pada tahun 1840, seorang ilmuwan yang bernama Johannes Purkinjemerupakan orang pertama yang mengajukan istilah protoplasma. Protoplasma merupakan cairan di dalam sel. Penemuannya yang sangat terkenal ialah sebuah sel saraf besar yang memiliki banyak cabang dendrit. Sebuah sel saraf ini dinamakan sel Purkinje. Sel ini dapat ditemukan di otak kecil. Max Schultzhemenegaskan bahwa protoplasma juga merupakan bagian penting sel sebagai tempat berlangsung reaksi-reaksi kimia kehidupan, bukan hanya bagian struktural sel. Protoplasma merupakan dasar-dasar fisik kehidupan. Protoplasma juga merupakan tempat terjadinya proses hidup. Sedangkan pada tahun 1858, Rudolf Ludwig Karl Virchow, seorang ilmuwan yang berasal dari Jerman berpendapat bahwa semua sel berasal dari sel sebelumnya (omnis cellula e cellula). Robert Brown memberikan sumbangan penting terhadap botani melalui penemuan inti sel dan aliran sitoplasma. Beliau mengamati struktur sel pada jaringan tanaman anggrek dan melihat inti sel atau nukleus yang berupa benda kecil yang terapung-apung dalam sel. Berdasarkan analisisnya, dibuktikan bahwa kehadiran inti sel itu sangat penting dan inti sel selalu terdapat dalam sel hidup. Kehadiran inti sel sangat penting karena untuk mengatur segala proses yang terjadi dalam sel. Ada pula seorang ilmuwan yang mengemukakan bahwa setiap inti sel berasal dari inti sel sebelumnya melalui pembelahan, ilmuwan tersebut adalah R. Strasburger. Ilmuwan yang terakhir ialah C. Bernard, beliau menyatakan bahwa inti sel merupakan struktur terpenting dari sel yang mengatur seluruh pekerjaan sel.

Dari hasil penemuan dan pengamatan para ilmuwan tersebut, maka dapat disimpulkan beberapa hal penting yaitu bahwa seluruh makhluk hidup terdiri atas sel-sel, semua sel berasal dari sel sebelumnya, sel adalah unit struktural paling kecil dari makhluk hidup yang menjadi komponen dasar penyusun tubuh makhluk hidup. Sel juga merupakan unit fungsional karena sel melakukan fungsi kehidupan, yaitu reproduksi, pertumbuhan dan perkembangan, sintesis protein yang berkaitan dengan pembentukan sifat morfologis dan fisiologis, melakukan pemanfaatan energi, serta melaksanakan respons. Dan yang terakhir, sel merupakan unit hereditas yang dapat mewariskan sifat genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

Ada 2 macam tipe sel secara struktural, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Kedua jenis sel ini dibedakan berdasarkan posisi DNA di dalam sel. Nukleus atau inti sel yang merupakan membrane organel menyelubungi sebagian besar DNA pada eukariota. Sedangkan prokariota tidak memiliki inti sel atau nukleus. Yang memiliki sel prokariotik adalah bakteri dan arkea, sedangkan tumbuhan, jamur, protista, dan hewan memiliki sel eukariotik.

Pada sel prokariotik, tidak ada membran inti yang memisahkan materi genetik di inti sel dengan bagian sel lainnya. Sel prokariotik merupakan suatu sel yang tidak mempunyai sistem endomembran. Daerah tempat DNA terkonsentrasi di sitoplasma disebut nukleoid. Umumnya, prokariota terdiri dari selubung sel, dinding sel yang terdapat di sebelah luar membran plasma dan dilapisi kapsul seperti gel, DNA sirkuler (plasmid), membran plasma yang membatasi sel, sitoplasma, sejumlah ribosom yang berfungsi untuk sintesis protein, nukleoid, dan beberapa struktur lain. Sel prokariotik kebanyakan memiliki diameter 0,1-1,0 m. Sebagian sel prokariotik ada yang mempunyai organel perlekatan berupa pili dan organel pergerakan berupa flagela yang melekat pada dinding selnya dan berputar seperti motor. Sel prokariotik juga memiliki sejumlah protein struktural yang bernama sitoskeleton yang berperan menentukan bentuk sel dan meregulasi pembelahan sel.

Sel eukariotik adalah sel yang mempunyai nukleus yang sebenarnya atau materi genetik (DNA) yang dibungkus oleh membran inti. Sel eukariotik mempunyai sistem endomembran. Daerah di antara nukleus dan membran sel adalah sitoplasma. Sitoplasma ini terdiri atas sitosol yang merupakan medium semi cair. Di dalam sitosol, terdapat organel-organel dengan bentuk dan fungsi terspesialisasi serta sebagian besar tidak dipunyai oleh sel prokariotik. Sel eukariotik pada umumnya berdiameter 10 hingga 100 m.

 

Sistem Endomembran

Sistem endomembran yaitu beberapa jenis membran yang disambungkan melalui transfer antarsegmen membran dalam bentuk vesikel (gelembung yang dibungkus membran) kecil atau melalui sambungan fisik langsung. Sistem ini mempunyai berbagai kegunaan yaitu untuk sintesis lipid, sintesis dan modifikasi protein, transpor protein ke membran dan organel atau ke luar sel, dan penetralan beberapa jenis racun. Sistem endomembran mencakup beberapa jenis organel yaitu selubung nukleus, retikulum endoplasma, badan golgi, lisosom, berbagai jenis vakuola, dan membran plasma.

Mitokondria

Salah satu organel sel yang akan dibahas adalah mitokondria, karena berhubungan dengan topik essay yang akan dianalisis. Mitokondria adalah organel berbentuk silinder dengan panjang 1-10 m yang diselubungi oleh dua membran (membran luar dan membran dalam). Luas permukaan membran dalam lebih besar daripada membran luar karena memiliki lipatan-lipatan, atau krista, yang menyembul ke dalam matriks, atau ruang dalam mitokondria. Mitokondria disebut organel semiotonom karena mempunyai DNA yang dapat mengatur sintesis protein yang dilakukan oleh ribosom di dalam organel tersebut. Mitokondria juga merupakan tempat berlangsungnya respirasi seluler atau metabolisme energi di dalam sel yang dapat menghasilkan ATP. Mitokondria dapat mengambil energi dari zat-zat gizi yang terdapat di dalam makanan. Zat-zat gizi yang terdapat di dalam makanan tersebut diubah oleh mitokondria menjadi suatu bentuk senyawa yang dapat dipakai sebagai bahan bakar aktivitas sel. Maka dari itu, mitokondria disebut dengan house power atau organel penghasil energi.

Pendapat

Saya setuju apabila mitokondria yang ada di dalam sel tubuh manusia seluruhnya berasal dari sel ovum ibu dibandingkan dengan sel sperma ayah. Dalam setiap sel manusia ada sebuah organel yang mempunyai fungsi yang sangat strategis, dan organel tersebut adalah mitokondria. Mitokondria adalah organel yang istimewa karena mempunyai DNA tersendiri. Hal ini menyebabkan investasi seorang ibu dalam diri anak mencapai 75 persen. DNA mitokondria disebut mtDNA atau mitochondrial DNA. MtDNA manusia terletak di dalam matriks mitokondria. DNA mitokondria manusia mempunyai sejumlah sifat genetik khas yang membedakannya dari genom inti. MtDNA mirip dengan DNA bakteri. MtDNA mempunyai struktur berpilin ganda dan berbentuk sirkular yang mempunyai urutan terlengkap nukleotida sepanjang 16.569 pasang basa (pb), serta tidak memiliki membran. Molekul mtDNA terdiri atas untai heavy (H) dan untai light (L). Untai H ini mempunyai basa G lebih banyak dan untai L mempunyai basa C lebih banyak. DNA mitokondria manusia tidak mempunyai intron dan seluruh gen pengode letaknya berdampingan.

Secara umum, mtDNA terdiri dari daerah pengode dan daerah non-pengode. Daerah non-pengode mempunyai ukuran sepanjang 1122 pb. Di daerah ini, terkandung displacement loop (D-loop). D-loop adalah bagian yang mempunyai variasi tinggi pada tiap individu dan sangat sering dipakai untuk keperluan filogenetik. D-loop adalah daerah beruntai tiga (triple stranded), dan untai ketiga ini lebih akrab dikenal dengan nama 7S DNA. Selain D-loop, juga terdapat daerah pengontrol non-coding region yang mengandung origin of replication (ORI) untuk untai (OH) dan promotor untuk untai H dan L (PL dan PH). Selain mengandung daerah dengan variasi tinggi, daerah non codingjuga mempunyai tiga daerah yang lestari, yang biasa disebut dengan Conserved Sequence Block(CSB) I, II, III. Daerah yang lestari ini diduga memegang peranan yang penting dalam kegiatan replikasi DNA.

MtDNA mempunyai keunikan yaitu ia memiliki laju mutasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan DNA inti yaitu laju mutasi menetap gen-gen mtDNA 10-17 kali lebih cepat dibandingkan yang terlibat dalam fosforilasi oksidatif yang dikode oleh DNA inti. DNA inti mempunyai jumlah basa yang lebih banyak apabila dibandingkan dengan mtDNA, akan tetapi molekul mtDNA terdapat dalam jumlah kopi yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan molekul DNA inti. MtDNA (mitokondria DNA) diwariskan secara maternal dan tidak ada rekombinasi. Sel telur memiliki jumlah yang lebih banyak apabila dibandingkan dengan sel sperma. Sel telur memiliki jumlah sekitar 100.000 molekul, sedangkan sel sperma memiliki jumlah sekitar 100-1500 molekul. Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung di dalam bagian ekor karena bagian inilah yang sangat aktif bergerak sehingga memerlukan banyak ATP.

Telah disebutkan di atas bahwa MtDNA mirip dengan DNA bakteri. Hal tersebut menyebabkan munculnya banyak hipotesis yang salah satu di antaranya menyebutkan bahwa pada awalnya mitokondria adalah makhluk hidup independen seperti bakteri, yang kemudian bersimbiosis dengan organisme eukariotik. Teori itu dikenal dengan nama teori endosimbion. Teori tersebut menyatakan bahwa DNA mitokondria yang diturunkan pada sel-sel anak hanya berasal dari mitokondria sel telur atau dari induk betina saja pada makhluk eukariotik atau makhluk tingkat tinggi. Sel telur atau ovum merupakan sel gamet yang terdiri atas inti sel dan sitoplasma lengkap dengan organel-organel yang akan berperan dalam proses pembelahan dan perbanyakan sel. Sedangkan sperma merupakan sel gamet yang terdiri dari kepala dengan inti sel dan ekor yang mengandung mitokondria sebagai pemberi energi bagi pergerakan sperma. Letak DNA jantan yang berada di ekor sperma menyebabkan DNA mitokondria jantan tidak masuk ke dalam sel telur. Hal itu dapat terjadi karena ekor sperma tidak ikut masuk ke dalam sel telur. Jadi, pada saat terjadi pembuahan sel telur, bagian ekor sperma dilepaskan dan dibuang sehingga hanya sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur. Inti sel ovum dan sperma akan melebur menjadi satu sehingga terbentuklah sel baru yang dinamakan zigot (2n). Inti zigot adalah gabungan antara inti sperma dan ovum, sedangkan sitoplasma dan organel-organel sel berasal dari organel sel ovum.

Dari penjelasan ini dapat dibuktikan bahwa persentase peran ovum dalam aktivitas pembelahan sel selanjutnya jauh lebih besar bila dibandingkan dengan sperma. Hal ini juga membuktikan bahwa sumbangan secara paternal (dari ayah) hanya berjumlah 100 mitokondria. Jumlah ini sangat sedikit apabila dibandingkan dengan sumbangan secara maternal (dari ibu) yang berjumlah 100.000 mitokondria. Apalagi jumlah mtDNA secara paternal akan semakin berkurang pada saat proses pertumbuhan dan perkembangan sel. Maka dapat disimpulkan bahwa sumbangan secara paternal hanya 0,01%. Oleh sebab itu dapat dianggap tidak terjadi rekombinasi sehingga dapat dikemukakan bahwa mtDNA bersifat haploid, yakni diturunkan dari ibu ke seluruh keturunannya. Keunikan sistem penurunan yang menarik ini sudah dimanfaatkan dalam berbagai macam bidang seperti studi evolusi dan migrasi global manusia modern, penurunan hubungan kekerabatan, bidang forensik, serta identifikasi penyakit genetik.

Setiap manusia mempunyai 23 pasang kromosom dalam keadaan normal. 23 pasang kromosom tersebut terdiri atas 22 pasang kromosom autosom dan sepasang kromosom seks. Ada 23 pasang kromosom berasal dari ibu yang dinamakan kromosom XX, sedangkan 23 pasang lagi berasal dari ayah yang dinamakan kromosom XY. Faktor genetik seorang ibu sangat berpengaruh terhadap kecerdasan anaknya. Pengaruh itu sangat besar karena tingkat kecerdasan seseorang sangat ada kaitannya dengan kromosom X yang berasal dari ibu.

Pada mitokondria, ada seutas DNA yang menyerupai DNA yang ada di inti sel. Seutas DNA tersebut isinya adalah kode gen bagi pembentukan segala "sistem" pada diri manusia, seperti sistem kekebalan, hormon, pencernaan, kecerdasan, dan lain sebagainya. Apabila mitokondria tidak sempurna, maka sistem yang terbentuk akan tidak berdaya atau kehilangan sumber energi.

Agar sistem yang terbentuk dapat bekerja secara baik dan optimal, kita tidak hanya memenuhi syarat-syarat biologisnya, namun kita juga harus mendidik sejak dini. Proses pendidikan "sistem" banyak ditentukan oleh ibu. Hal tersebut terjadi karena ibu telah berinteraksi dengan anaknya sejak sang anak masih berada dalam kandungan ibu. Pada proses kehamilan, perubahan apapun yang terjadi pada ibu, juga akan dibagi bersama dengan anak yang dikandung. Contohnya adalah jika ibu senantiasa mengisi masa kehamilan dengan kesedihan yang berlarut-larut maupun rasa cemas yang berlebih, maka saluran darah di tali pusat akan menyampaikan hormon sedih dan cemas ibu kepada anak.

KESIMPULAN

Dari uraian dan penjelasan di atas mengenai mitokondria, maka dapat disimpulkan bahwa DNA mitokondria diwariskan dari garis keturunan ibu. Hal ini terjadi karena pada saat terjadi fertilisasi, bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hampir tidak ada DNA mitokondria dari ayah yang masuk ke dalam sel telur. Selain itu, jumlah mitokondria sel sperma yang sangat rendah (100-500) dibandingkan dengan jumlah mitokondria sel telur (>100.000). Oleh sebab itu, mtDNA bersifat haploid karena diturunkan dari ibu ke seluruh keturunannya.

SUMBER

Irnaningtyas, 2016. Biologi. Jakarta: Erlangga.

http://biologimediacentre.com/teori-teori-tentang-sel/

http://www.biologi-sel.com/2012/12/pengertian-sel.html

http://ejournal.radenintan.ac.id/index.php/biosfer/article/download/1260/994

http://www.forumsains.com/biologi/teori-endosimbion/

http://www.informasi-pendidikan.com/2015/06/pengertian-dan-perbedaan-dari-sel.html

http://www.morinagaplatinum.com/article?slug=tingkat-kecerdasan-anak-adalah-warisan-dari-ibu

https://www.scribd.com/document/34205938/Karakteristik-Dasar-Sel-Manusia

https://id.wikipedia.org/wiki/Sel_(biologi)

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