Sang Pewaris Mitokondria

Studi Kasus : Mitokondria Dalam Sel Tubuhmu Seluruhnya Berasal dari Sel Ovum Ibumu Dibandingkan Sel Sperma Ayahmu? Sejauh Manakah Anda Setuju?

Yak, jadi sebelum melanjutkan untuk membahas studi kasus tentang mitokondria tersebut, kita harus benar benar paham terlebih dahulu tentang mitokondria. Apa itu mitokondria...?mitokondria adalah salah satu dari yang sering disebut sel. Dan sel tersendiri adalah, kumpulan materi  yang paling sederhana yang dapat hidup dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel dapat melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun dari sel tunggal, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan amoeba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari beberapa tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun dari lebih dari 101 sel.  Namun, seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Contohnya, tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh tikus berasal dari pembelahan sel telur induknya yang sudah dibuahi.Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama apabila masing-masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan, yang membangun organ kemudian sistem organ yang membentuk tubuh organisme tersebut. Contohnya, sel otot jantung membentuk jaringan otot jantung pada organ jantung yang merupakan bagian dari sistem organ peredaran darah pada tubuh manusia. Sementara itu, sel sendiri tersusun atas komponen-komponen yang disebut organel.

Secara spesifik,  mitokondria yaitu organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup, selain fungsi seluler lain, seperti metabolismeasam lemak, biosintesispirimidina, homeostasis kalsium, transduksi sinyal seluler dan penghasil energi berupa adenosina trifosfat pada lintasankatabolisme

            Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu lapisan membran luar dan lapisan membran dalam. Lapisan membran dalam ada dalam bentuk lipatan-lipatan yang sering disebut dengan cristae. Di dalam mitokondria terdapat 'ruangan' yang disebut matriks, di mana beberapa mineral dapat ditemukan. Sel yang mempunyai banyak mitokondria dapat dijumpai di jantung, hati, dan otot.

            Mitokondria memiliki struktur tubuh yang unik yaitu berbentuk batang yang ukurannya berkisar antara 0,2 m sampai 5 m. Jumlahnya berkisar dari hanya beberapa buah sampai lebih dari 1000 buah per sel. Sel-sel yang aktif atau yang memerlukan energi lebih besar memiliki mitokondria yang lebih banyak, misalnya sel hati yang mengandung lebih dari 1000 mitokondria. Setiap mitokondria dibungkus oleh suatu membran ganda. Membran dalam maupun membran luar terdiri atas suatu lapisan ganda molekul fosfolipid. Membran luar bersifat licin, sedangkan membran dalam melipat berulang-ulang menjadi lipatan-lipatan yang masuk ke dalam ruang mitokondria sehingga membran dalam menjadi luas. Lipatan dalam ini, disebut krista. Di dalam krista terdapat enzim untuk sistem transmite electron yang sangat penting dalam mengubah energi potensial dari bahan makanan menjadi energi potensial yang disimpan di dalam ATP. Energi ATP ini digunakan oleh sel untuk melakukan berbagai kegiatan. Oleh karena itu, mitokondria cenderung berkumpul di daerah sel yang paling aktif, misalnya sel saraf dan sel otot. Kedua jenis sel tersebut mengandung banyak mitokondria, karena paling aktif terlibat dalam transmisi impuls listrik, kontraksi, dan sekresi.

            Banyak yang mengatakan bahwa fungsi utama dari mitokondria adalah untuk respirasi sel, namun ternyata mitokondria memiliki beberapa fungsi lainnya. Respirasi sel adalah proses kimiawi untuk melepaskan energi yang tersimpan dalam glukosa. Energi yang digunakan untuk pemecahan glukosa disediakan oleh molekul-molekul ATP. Molekul-molekul ATP ini dihasilkan oleh organel ini sendiri. Seluruh proses respirasi aerob sel terdiri atas 3 langkah sebagai berikut:

• Glikolisis
  Istilah ini sendiri memiliki arti "pemecahan glukosa". Glikolisis merupakan tahap pertama dari respirasi sel. Glukosa memiliki enam atom karbon. Enzim-enzim pada sitosol mengoksidasi molekul glukosa menjadi dua molekul yang masing-masing memiliki tiga atom karbon. Glikolisis menghasilkan dua molekul ATP, dua molekul asam piruvat, dan dua molekul NADH (Nikotinamida adenina dinukleotida).

• Siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)
  Sebelum siklus krebs dimulai dilakukan dekarboksilasi oksidatif, molekul-molekul asam piruvat yang dihasilkan dari glikolisis diubah menjadi Koenzim-A asetil untuk digunakan dalam siklus krebs. Siklus krebs kemudian mengoksidasi asetil-KoA menjadi karbon dioksida, proses ini juga menghasilkan 3 molekul NADH dan 1 molekul FADH.
• Transpor Elektron
  Rantai transpor elektron terdiri atas serangkaian pembawa elektron yang dihasilkan pada membran mitokondria dari siklus krebs (NADH & FADH). Molekul-molekul ATP dihasilkan dari reaksi redoks NADH & FADH. Sel eukariotik menghasilkan sekitar 36 ATP setelah melakukan respirasi sel.

Nah, fungsi fungsi lain tersebut diantaranya adalah :

• Pensinyalan sel untuk neuron-neuron
• Mengelola apoptosis
• Mengendalikan siklus sel
• Mengawasi diferensiasi, pertumbuhan, dan perkembangan sel

Ada beberapa info yang mengatakan bahwa DNA pada mitokondria berbeda atau memiliki perbedaan dengan DNA pada nucleus ( Inti Sel ). Nah di sini akan dijelaskan beberapa hal tentang perbedaan DNA tersebut. DNA mitokondria (Mitochondrial DNA; mtDNA atau mDNA)) adalah materi genetik DNA yang berada di dalam mitokondria. Mitokondria adalah organel dalam sel eukariotik yang mengubah energi kimia dari makanan dalam bentuk yang dapat digunakan oleh sel, adenosin trifosfat (ATP). DNA mitokondria hanya sebagian kecil DNA dalam suatu sel eukariotik; sebagian besar DNA didapati pada nukleus sel, dan pada tumbuhan, juga dalam kloroplas. Berbeda dengan organel sel lainnya, mitokondria memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik di inti sel. Mitokondria, sesuai dengan namanya, merupakan rantai DNA yang terletak di bagian sel yang bernama mitokondria. DNA mitokondria memiliki ciri-ciri yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran, jumlah gen, dan bentuk. Di antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi, yaitu sekitar 10-17 kali DNA inti.Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel, sedangkan DNA inti hanya berjumlah dua kopi. DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited).

Besar genom pada DNA mitokondria relatif kecil apabila dibandingkan dengan genom DNA pada nukleus. Ukuran genom DNA mitokondria pada tiap tiap organisme sangatlah bervariasi. Pada manusia ukuran DNA mitokondria adalah 16,6 kb, sedangkan pada Drosophila melanogaster kurang lebih 18,4 kb. Pada khamir, ukuran genom relatif lebih besar yaitu 84 kb.

Tidak seperti DNA nukleus yang berbentuk linear, mtDNa berbentuk lingkaran. Sebagian besar mtDNA membawa gene yang berfungsi dalam proses respirasi sel. Eksperimen yang dilakukan dengan menghilangkan mtDNA pada Saccharomyces cerevisiae menunjukan penurunan tingkat pertumbuhan yang signifikan yang ditandai dengan mengecilnya ukuran sel.

Jika dirangkum beberaoa perbedaan DNA mitokondria dan DNA inti adalah sebagai berikut :

• DNA Inti memiliki 46 kromosom sedangkan DNA mitokondria hanya memiliki 1 .
• Mitokondria DNA tidak hadir dalam setiap sel tubuh kita, tidak seperti DNA Inti.
• Mitokondria DNA hanya ditularkan dari ibu sementara DNA Inti dari kedua, ibu dan ayah.
• DNA Inti memiliki histon tapi DNA mitokondria tidak.
• Intron atau urutan non-coding umumnya ada dalam DNA mitokondria tetapi hadir dalam DNA Inti.
• Transkripsi genom Inti monosistronik tetapi transkripsi genom mitokondria adalah polisistronik.
• Sebagian protein yang dibutuhkan dikodekan oleh gen Inti.
• Beberapa kodon triplet mitokondria tidak mengikuti pola kodon universal.

Mulai masuk kedalam pembahasan studi kasus tentang pewarisan mitokondria . Sebelum itu kita bisa lahir karena tentunya memiliki kedua orang tua kita, di mana kita yang awalnya berbentuk zigot yang berasal dari hasil fertilisasi dari sel sperma dan sel telur.

Sel telur atau ovum adalah sel telur (gamet pada wanita) yang digunakan dalam proses reproduksi untuk menghasilkan sebuah individu baru yang ditemukan di ovarium. Ovum identik dengan sel sperma pada laki -- laki. Ovum berisi satu set DNA haploid, mengandung 23 kromosom yang diperlukan sebagai kode penentu sifat dan fisik dari keturunannya. Ketika bertemu dengan gamet jantan (sperma) yang juga berisi satu set DNA haploid, maka akan terbentuk sebuah zigot. Kemudian zigot ini akan berkembang menjadi embrio, janin dan akhirnya menjadi individu baru. Ovum sebenarnya merupakan istilah jamak untuk banyak sel telur, sedangkan istilah satu sel telur biasnya disebut sebagai oosit. 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 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 adalah 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. Di dalam ovum juga terdapat mitokondria.

Sperma merupakan sel yang berasal dari sistem reproduksi laki-laki. Sel inilah yang akan membuahi ovum (sel telur pada perempuan) yang terjadi didalam sistem reproduksi wanita. Sel sperma dan ovum merupakan cikal bakal seseorang yang berada dalam kandungan, apakah itu laki-laki maupun perempuan.

Sel sperma berbentuk seperti kecebong yang berukuran 5 x 3 m dan ekornya mempunyai panjang 50 m, yang tersusun atas tiga bagian, yaitu kepala, leher dan ekor, dan sel 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.

Sperma ini dibawa bersama cairan semen (mani) ketika dikeluarkan (diejakulasikan) melalui lubang urethra pada penis, yang selanjutnya akan menuju ke ovum melalui alat reproduksi wanita, untuk melakukan fungsi utamanya, yaitu sebagai fungsi reproduksi juga berkembang biaknya manusia , dengan kemampuan sperma untuk menembus lapisan terluar dari ovum sehingga terjadi fertilisasi (pembuahan).

Nah struktur sperma seperti yang sudah diakatakan di atas, ada 3 bagian yaitu :

1. Kepala

Kepala sperma berbentuk lonjong, mengandung nukleus (inti), inti tersebut mengandung DNA atau informasi genetik yang akan diwariskan nantinya. Pada kepala sperma juga terdapat enzim-enzim, 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 merupakan sumber energi bagi sperma. Yang mana 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 untuk mendorong sperma kedepan, dengan kecepaatan 30 inci / jam.

           

Nah di atas sudah sedikit disinggung bahwa terdapat mitokondria berada atau terdapat di dalam kedua gamet tersebut, pasti kalian sudah bisa mulai menebak -- nebak jawaban dari studi kasus ini kan? Tapi apakah argumentasi kalian sudah benar?.. untuk menjawab pertanyaan itu kita lanjutkan ke bawah

Zigot pada manusia tercipta dari proses pembuahan. Pembuahan adalah proses peleburan antara satu sel sperma dan satu sel ovum yang sudah matang dan akan menghasilkan zigot. Pada saat ejakulasi akan dikeluarkan 40-150 juta sel sperma yang siap membuahi. Sperma akan bergerak dengan cepat menuju tuba falopii. Sebelum terjadi poses pembuahan, terjadi beberapa proses sebagai berikut.
Ovum yang telah masuk akan keluar dari ovarium. Proses tersebut dinamakan ovulasi. Ovum yang telah masak tersebutakan masuk ke saluran Fallopii. Jutaan sperma harus berjalan dari vagina menuju uterus dan masuk ke saluran Fallopii. Dalam perjalanan itu, kebanyakan sperma dihancurkan oleh mukus (lendir) di dalam uterus dan saluran Fallopii, selain itu terdapat beberapa sebab sperma mati yakni pH dari vagina yang asam serta karena sperma berjalan melawan arus. Di antara beberapa sel sperma yang bertahan hidup, hanya satu yang masuk menembus membran ovum. Setelah terjadi pembuahan, membran ovum segera mengeras untuk mencegah sel sperma lain masuk.

Nah selanjutnya akan terjadi peleburan antara sel sperma dan seltelur tersebut yang sering disebut dengan fertilisasi

Ketika sel telur dilepaskan dari folikel di dalam ovarium, maka sel telur akan menuju ke tuba fallopi (saluran oviduk). Apabila pada keadaan tersebut terjadi hubungan seksual, maka spermatozoa akan dapat membuahi ovum dalam saluran tuba fallopi tersebut.Spermatozoa akan bergerak dengan bantuan bagian ekornya. Pergerakan tersebut dapat mencapai 12 cm per jam di sepanjang tuba fallopi (saluran oviduk). Pergerakan spermatozoa dibantu juga oleh pergerakan dinding rahim dan dinding tuba falopi. Mulut rahim juga mengeluarkan cairan atau lendir encer agar spermatozoa dapat berenang dengan lancar dalam rahim menuju saluran telur untuk menemui dan membuahi sel telur.Kejadian ini dapat digambarkan seperti seseorang yang berenang di sungai yang searah dengan arus sungai itu, sehingga perenang akan lebih cepat tiba di tempat tujuan.Di depan sudah dijelaskan bahwa prostaglandin yang terdapat di dalam semen dapat merangsang pergerakan dinding rahim.

Untuk dapat membuahi sel telur, jumlah spermatozoa tidak boleh kurang dari 20 juta.Dari jumlah tersebut hanya satu yang akan membuahi sel telur, dan yang lain akan mati dan terserap oleh tubuh. Ibarat perlombaan, hanya satu yang akan menjadi pemenang, dan itulah yang akan membuahi sel telur. Sesaat sebelum terjadinya fertilisasi, sperma melepaskan enzim pencerna yang bernama hialuronidase yang bertujuan untuk melubangi protein penyelubung telur. Setelah dinding sel telur berlubang, maka sel sperma masuk ke dalam sel telur. Bagian yang masuk adalah kepala saja, sedangkan ekor dari sel sperma terputus dan tertinggal.Akhirnya, terjadilah pembuahan itu.

Nah jadi kesimpulan saya dari beberapa teori yang didapat dari beberapa sumber adalah bahwa mitokondria pada diri kita adalah pewarisan dari sel telur, dengan kata lain berasal dari ibu saja. Karena pada proses fertilisasi sel telur dan sel sperma, hanya bagian kepala sperma yang masuk kedalam sel telur, dan pada kepala sel sperma tidak terdapat mitokondria. Yak jadi itu kesimpulan dari pembahasan tentang studi kasus ini, sekian semoga artikel ini dapat bermanfaat untuk kita semua. Terimakasih.