100% Mitokondria Ibu? Halaman all

"Surga berada di telapak kaki Ibu", pepatah ini cukup menjelaskan bahwa Ibu adalah sosok yang sangat luar biasa dalam hidup kita. Jasa seorang ibu sudah tidak perlu diragukan lagi. Mulai dari melahirkan kita, menjaga, merawat, dan tentunya menyayangi kita setulus hatinya. Selain itu semua, ibu juga memiliki peranan penting dalam hal pewarisan sifat dan pewarisan kecerdasan anak. Lalu apakah pewarisan kecerdasan ini hanya berasal dari ibu? Dan apakah yang menyebabkan pewarisan kecerdasan ini? Hasil dari penelitian di University of Washington mengatakan bahwa gen kecerdasan lebih banyak diwariskan dari ibu karena ibu memiliki dua kromosom X sedangkan ayah hanya satu kromosom X. Selain dari kromosom, pewarisan kecerdasan juga dipengaruhi oleh mitokondria. Lalu apa hubungan antara mitokondria dan kecerdasan? Dan apakah benar mitokondria ini hanya diwariskan dari ibu saja? Disini saya akan membahas lebih dalam tentang mitokondria.

Apa itu mitokondria?

Kata mitokondria berasal dari bahasa Yunani "mitos" yang berarti benang dan "chondrion" yang berarti butiran. Mitokondria adalah suatu organel sel yang terdapat pada sel eukaiotik. Mitokondria ini memiliki ukuran diameter 0,5-1,0 mikrometer. Mitokondria ini berisi enzim dan protein sehingga enzim dan protein tersebut dapat memproses karbohidrat dan lemak menjadi energi yang dibutuhkan oleh tubuh kita sampai saat ini.

Apa fungsi dari mitokondria?

Mitokondria memiliki fungsi untuk respirasi sel, yaitu dengan cara membakar glukosa dan menghasilkan ATP (Adenosin Tri Pospat). Sehingga mitokondria ini juga mempengaruhi detak jantung manusia. ATP ini adalah salah satu sumber energi yang paling penting dalam sistem tubuh kita. ATP digunakan dalam dua proses utama yaitu glikolisi dan siklus asam sitrat. ATP ini diproduksi dan dikonsumsi dalam respirasi anaerobik dan aerobik. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan energi, sehingga mitokondria ini seringkali disebut sebagai "powerhouse" yang ada di dalam sel. Mitokondria ada dalam setiap sel, tetapi mitokondria ini lebih banyak berada pada sel otot. Selain itu, mitokondria juga berfungsi dalam menjaga konsentrasi ion kalsium, membantu bagian tertentu darah, mendetoksifikasi ammonia, dan juga sistem kematian sel terprogram.

Bagaimana struktur mitokondria?

Mitokondria diselubungi oleh dua membran yaitu membran dalam dan membran luar. Bagian yang meliuk-liuk di dalam mitokondria ini adalah membran dalam yang disebut krista. Membran dalam ini membentuk dua ruangan internal mitokondria, yaitu ruangan sempit intermembrane dan ruangan matriks. Berikut adalah penjelasan bagian-bagian mitokondria :

1. Membran luar

Membran luar ini halus dan terdiri dari protein dan fosfolipid. Membran luar memiliki banyak protein khusus yang disebut porins. Porins ini adalah membran integral. Porins ini menyebabkan membran luar ini bersifat permeabel (semua macam zat yang ada di luar sel dapat masuk ke dalam sel) terhadap molekul kecil berukuran 5000 dalton. Membran luar ini permeabel terhadap molekul nutrisi, ion, dan molekul energi seperti molekul ATP dan ADP. Jika membran luar ini rusak, maka protein yang berada di ruang intermembran akan masuk ke sitosol dan menyebabkan kematian bagi sel tersebut.

2. Membran dalam

Membran dalam ini terdiri dari protein dan lipid. Membran dalam mitokondria memiliki struktur yang lebih kompleks dari membran luar. Membran dalam ini memiliki modifikasi dalam bentuk lipatan-lipatan yang terlihat meliuk-liuk yang disebut sebagai krista. Berbagai reaksi kimia terjadi dalam membran dalam mitokondria ini. Tidak seperti membran luar yang permeabel, membran dalam hanya permeabel terhadap oksigen, ATP, dan juga membantu dalam mengatur transfer metabolit yang melintasi membran. Membran dalam membentuk dua ruangan internal mitokondria, yaitu ruangan sempit intermembran, serta ruangan matriks yang berisi enzim respirasi sel, ribosom, DNA, dan RNA.

3. Ruangan intermembran

Ruang intermembran adalah ruang sempit antara membran luar dan membran dalam. Ruang intermembran memiliki komposisi yang sama dengan sitoplasma sel. Ruangan intermembran ini memiliki perbedaan kandungan protein.

4. Krista

Krista ini adalah membran dalam yang berlekuk-lekuk seperti yang sudah saya jelaskan tadi. Krista ini berfungsi untuk memperluas permukaan membran, perluasan ini dapat meningkatkan kerja organel mitokondria dalam proses respirasi sel.

5. Matriks

Matriks memiliki bentuk seperti gel. Matriks ini mengandung ratusan enzim yang memiliki konsentrasi tinggi. Matriks ini berfungsi sebagai tempat dimana siklus asam sitrat terjadi. Selain itu matriks juga berisi DNA mitokondria, ribosom, dan butiran ion.

Mitokondria adalah organel independen sehingga memiliki ribosom dan DNA sendiri. Karena independen maka mitokondria mampu mereplikasi DNA dan mengontrol pembelahan oleh dirinya sendiri. DNA pada mitokondria ini sering disebut sebagai mtDNA. DNA mitokondria ini hanya sebagian kecil dari DNA yang ada di dalam sel, sedangkan sebagian besar DNA berada pada nukleus, dan kloroplas (pada tumbuhan). Jumlah DNA mitokondria ini jauh lebih banyak daripada DNA inti. DNA yang terdapat pada inti sel berasal dari kedua orangtua. Lalu dari manakah DNA yang ada pada mitokondria didapatkan?

Asal mitokondria ini dari mana?

Para ahli telah memperdebatkan masalah ini selama bertahun-tahun. Karena mitokondria ini memiliki DNA sendiri maka beberapa ilmuwan berpendapat bahwa mitokondria ini berasal dari organisme hidup bebas yang pada suatu saat dimakan atau diserap oleh bakteri. Hal ini dapat disebut sebagai endosimbiosis. Endosimbiosis ini berbeda dengan endositosis, endositosis berarti sel ditelan dan dicerna sebagai makanan. Sedangkan endosimbiosis berarti sel-sel tersebut ditelan tetapi tidak dicerna, sehingga sel-sel tersebut hidup bersama. Teori endosimbiosis ini pertama kali dinyatakan oleh Lynn Margulis pada sekitar tahun 1960. Teori ini dinyatakan dalam bukunya yang berjudul "Symbiosis in Cell Evolution"pada tahun 1981. Lynn Margulis adalah seorang mantan ahli biologi Universitas Boston. Sebelumnya telah dinyatakan beberapa teori asal mula organel pada tahun 1905 oleh seorang ahli botani dari Rusia yang bernama Konstantin Mereschkowsky. Kemudian gagasan ini mulai dihubungkan dengan mitokondria pada tahun 1920an oleh ahli biologi Ivan Waillin.

Ada beberapa bukti yang meyakinkan teori endosimbiosis dari Lynn Margulis. Bukti-bukti tersebut yaitu :

1. Organisasi DNA memiliki bentuk lingkaran sehingga menyerupai bakteri plasmid

2. Membran ganda yang dimiliki mitokondria sama seperti dalam berbagai jenis bakteri.

3. Mitokondria memiliki DNA sendiri meskipun mitokondria merupakan organel dari sel. Hal ini menunjukkan bahwa mitokondria pernah hidup secara bebas dan mandiri.

4. Reproduksi mitokondria yang mirip dengan reproduksi bakteri.

5. Beberapa enzim di mitokondria mirip dengan enzim yang ada pada bakteri.

6. Mitokondria tidak dapat diciptakan pada sel yang belum memiliki mitokondria.

Lalu apakah teori ini telah terbukti? Teori endosimbiosis mitokondria sampai saat ini belum dapat dibuktikan. Tetapi teori ini yang digunakan untuk menjelaskan asal usul dari mitokondria.

Lalu bagaimana mitokondria dalam proses fertilisasi?

struktur-sperma-599fbbec5b185c2c0e389592.jpg

Sumber: http://www.sridianti.com/bagian-bagian-sperma-manusia.html

Sperma memiliki 3 bagian. Bagian pertama yaitu kepala yang membawa DNA dari sel, selain itu sperma juga membawa enzim pemecah yang membantu sperma untuk memasuki sel telur. Bagian kedua adalah bagian tengah. Pada struktur sperma tersebut dapat dilihat bahwa mitokondria yang ada di sel sperma berada di bagian tengah. Disini mitokondria berfungsi untuk membuat energi untuk pergerakan sel sperma. Sementara itu pada sel telur, mitokondria terletak pada sitoplasma. Sedangkan bagian ketiga pada sel sperma yaitu bagian ekor. Bagian ini berputar-putar dan fungsinya yaitu sebagai alat bergerak bagi sperma. Seperti yang kita ketahui dari pelajaran reproduksi yang telah dikenalkan sejak kelas 6 SD, bahwa dalam proses fertilisasi, hanya satu sperma yang berhasil masuk ke dalam sel telur. Dan dalam proses itu hanya bagian kepalanya yang dapat masuk ke dalam sel telur. Sedangkan mitokondria yang ada di dalam sel sperma terletak di bagian tengah, yang merupakan bagian yang terputus dan tidak ikut masuk bersama kepala. Sehingga bagian mitokondria dari sel sperma ini tidak ikut berkembang di dalam sel telur. Pada kasus tertentu, mitokondria yang berada di sel sperma berhasil masuk ke dalam sel telur, tetapi hal ini justru menyebabkan perlawanan dari lisosom. Lisosom mencerna mitokondria yang berasal dari sel sperma ini karena dianggap benda asing. Hal ini akhirnya menyebabkan mitokondria yang diterima anak hanya berasal dari sel telur saja (ibu).

Kembali lagi pada teori endosimbiosis pada mitokondria, sebelum teori ini ada, ilmuwan memperkirakan bahwa warisan dari ibu diatur dari dalam sel telur ibu. Kemudian dalam penemuan selanjutnya ditemukan lagi bahwa jika DNA mitokondria milik sperma bertahan lebih lama maka akan membuat efek yang tidak baik. Penelitian selanjutnya menjelaskan tentang penyakit-penyakit yang berhubungan dengan DNA mitokondria seperti kebutaan, demensia, dan kerusakan saraf.

Apa saja dampak yang disebabkan oleh pewarisan mitokondria?

Mitokondria yang diwariskan dari ibu akan mewariskan kecerdasan pada anak. Pengaruh ini juga terkait oleh kromosom X yang dimiliki ibu. Oleh karena itu, jika ibu cerdas, maka kemungkinan besar ibu tersebut akan melahirkan anak yang cerdas. Hal ini menyebabkan, peranan ibu pada anaknya sekitar 75%. Tetapi dengan hal ini bukan berarti ayah yang cerdas tidak dapat mempengaruhi anaknya. Ayah dapat mendidik anaknya melalui pendidikan karakter dalam kehidupan sehari-hari.

Selain itu, DNA mitokondria ini bermutasi dengan sangat-sangat lambat yang dapat diartikan bahwa DNA mitokondria yang dimiliki saat ini merupakan warisan dari leluhur dari garis ibu yang sudah hidup dari ribuan tahun lalu. Sehingga tentu saja tidak menutup kemungkinan bahwa DNA mitokondria yang dimiliki seseorang cocok dengan ribuan wanita.

Dampak pewarisan mitokondria ini juga dapat menyebabkan pewarisan penyakit pada manusia. Hal ini dibuktikan dengan penelitian Wallace selama lebih dari 40 tahun. Ia adalah orang pertama yang berhasil menunjukkan mutasi pada DNA mitokondria (mtDNA) dapat menyebabkan pewarisan penyakit pada manusia. Hal ini membuktikan bahwa kelainan genetika yang ada pada anak diwariskan dari ibu dan bukan dari ayah. Pewarisan penyakit ini dapat terjadi karena disebabkan oleh adanya mutasi mitokondria yang kekurangan mitokondria normal dan hanya memiliki mitokondria abnormal yang mengalami mutasi. Lalu pada kemungkinan kedua yaitu ketika ibu memiliki mitokondria normal dan abnormal dalam tubuhnya. Sehingga anak dari ibu tersebut kemungkinan ada yang mendapatkan mitokondria yang mutasi dalam jumlah yang besar akan mengalami penyakit-penyakit yang parah, sedangkan ada juga anak dari ibu itu yang hanya mendapatkan sedikit mitokondria yang bermutasi sehingga hanya mendapat penyakit-penyakit ringan atau bisa juga tidak sama sekali.

Apa saja penyakit yang disebabkan oleh mutasi mitokondria?

Pada umumnya penyakit yang diakibatkan oleh bermutasinya mitokondria merupakan penyakit yang langka dan jarang ditemui. Berikut adalah contoh penyakit-penyakit yang disebabkan oleh bermutasinya mitokondria :

1. Alzheimer's disease

Alzheimer's disease adalah kelainan dengan ciri-cirinya yaitu mengalami penurunan dan kesulitan mengingat, menurunnya daya pikir dan bicara, dan juga perilaku dari penderita yang mengalami perubahan perilaku karena adanya gangguan fungsi dari sistem saraf , gangguan yang ada dari dalam otak. Gangguan ini memiliki sifat progresif atau perlahan-lahan. Penyakit Alzheimer ini tidak bisa diobati. Ilmuwan akhir-akhir ini menemukan bahwa mitokondria yang bermutasi dapat menyebabkan penyakit Alzheimer ini. Selain itu penyakit ini juga disebabkan oleh penuaan. Sehingga myelin yang ada di dalam otak mulai rusak.

2. CPEO (Chronic Progressive External Opthalmopegia)

CPEO adalah kelainan yang membuat korbannya mengalami kelumpuhan progresif pada otot mata dan miopati mitokondria.

3. Diabetes mellitus

Diabetes mellitus adalah penyakit yang menyebabkan kadar gula yang berada di dalam tubuh melebihi batas normal. Sehingga keadaan ini menyebabkan insulin yang dihasilkan oleh tubuh tidak sesuai dengan jumlah insulin yang dibutuhkan oleh tubuh. Gejala-gejala dari penyakit ini yaitu mulai dari sistem saraf (kebutaan, katarak, mati rasa, dan juga kesemutan), kardiovaskuler (jantung coroner, stroke, tekanan darah tinggi), gangguan pernafasan, gagal ginjal, gangguan otot (bagian wajah dan tubuh gemuk tetapi kaki memiliki ukuran yang kecil), ketika ada luka sulit untuk sembuh sehingga terjadi infeksi yang parah, dan gangguan pada system reproduksi seperti penurunan libido, ejakulasi dini, dan lubrikasi vagina.

4. Distonia

Distonia adalah gangguan pada pergerakan otot sehingga otot akan berkontraksi secara terus menerus tanpa disadari. Sehingga hal ini menyebabkan penderitanya memiliki postur tubuh yang tidak biasa. Distonia menyerang pada salah satu bagian tubuh.

5. KSS (Kearns-Sayre Syndrome)

KSS ini sangat jarang ditemukan. Penyakit ini penyakit dengan gangguan multi system yang sangat fatal dan mengganggu saraf yang akhirnya menyebabkan beberapa gangguan, disfungsi, dan kelemahan suatu bagian tubuh. Gejalanya yaitu terjadi kelemahan pada otot pada otot mata, otot rangka, saraf mata, dan Dysphagia. Selain itu juga disfungsi system saraf pusat, gangguan jantung, dan gangguan endokrin.

6. Leigh's syndrome

Sindrom Leigh adalah kelainan yang menyerang sistem saraf pusat. Kelainan ini dapat terlihat dari hilangnya kemampuan mental dan psikomotor dari penderitanya. Kondisi ini juga dapat menyebabkan gangguan pada saluran pernafasan, pergerakan otot, dan kelumpuhan otot. Pada usia bayi, penyakit ini pada awalnya ditandai dengan diare, muntah, kesulitan untuk makan, atau kesulitan untuk menelan.

7. LHON (Leber's Hereditary Optic Neuropathry)

Kelainan ini menyerang indra penglihatan pada usia belasan atau puluhan tahun. LHON jarang menyerang pada umur balita. LHON lebih sering menyerang laki-laki daripada wanita. Pada awalnya LHON memiliki gejala penglihatan yang mulai kabur pada salah satu mata atau pada kedua mata. Bila hanya terjadi pada salah satu mata, maka mata yang satunya lagi akan terpengaruh dan penglihatannya akan mulai kabur beberapa minggu atau bulan kemudian. Penyakit ini juga menyebabkan penurunan drastis pada kemampuan membedakan warna. Tentu saja penyakit ini sangat mengganggu dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya dalam berjalan, mengemudi, serta membedakan benda dan wajah orang yang ditemui. Pada beberapa kasus LHON akan berangsur membaik. Tetapi sebagian besar LHON akan berakhir pada gangguan penglihatan yang parah atau kebutaan permanen. Sampai saat ini LHON belum bisa diobati. Tetapi ada kemungkinan pengobatan dengan cara mengganti mitokondria yang bermutasi dengan mitokondria yang tidak bermutasi.

8. MELAS (Mitochondrial Encephalohalomyopathy, Lactic Acidosis and Stroke like episodes)

Kondisi kelainan ini mirip dengan stroke. Kelainan ini menyerang banyak system tubuh terutama pada sistem saraf, otak, dan otot. Kelainan ini seringkali gejalanya sudah terlihat dalam masa kanak-kanak. Gejalanya yaitu adalah otot yang lemah, sakit kepala yang berulang, kehilangan nafsu makan, muntah dan kejang.

9. MERRF (Myoclonic Epilepsy and Ragged Red Fibers)

Adalah kelainan yang mempengaruhi berbagai sistem tubuh terutama pada sistem saraf dan otot. Biasanya gejala sudah terlihat sejak usia kanak-kanak dan remaja. Gejalanya yaitu otot yang berkedut, kelemahan otot, dan spastisitas. Otot-otot ini jika dilihat di bawah mikroskop maka akan terlihat tidak normal.

10. Mitochondrial Myopathy

Miopati mitokondria ini ditandai dengan otot yang tidak berfungsi normal dan melemahnya otot tersebut. Tingkat keparahan dari miopati mitokondria ini bergantung dari banyaknya otot yang tidak melakukan fungsi mereka dengan normal.

11. NARP (Neurogenic Muscle Weakness and Retinitis Pigmentosa)

NARP ini adalah kelainan yang menyerang sistem penglihatan. Kelainan ini ditandai dengan hilangnya kemampuan penglihatan perifer dan penglihatan ketika malam hari.

12. Pearson's Syndrome

Sindrom Pearson adalah kelainan pada berbagai bagian tubuh tetapi utamanya yaitu pada bagian sumsum tulang belakang dan pankreas. Penderita sering mengalami kelelahan karena kurangnya sel darah merah, sel darah putih, dan trombosit. Penderita lebih mudah terserang penyakit, mudah mengalami memar, serta penderita sulit sembuh jika mengalami luka pendarahan. Sindrom Pearson ini juga menyerang pankreas yang akhirnya menyebabkan sering diare, sakit perut, berat badan yang kurang, dan juga diabetes. Beberapa anak dalam kelainan ini juga memiliki penyakit hati, ginjal, jantung, mata, hidung, dan otak mereka.

13. Autisme

Autisme adalah gangguan perkembangan saraf yang menyebabkan pengaruh pada kehidupan sosial penderita dan penderita mengalami kesulitan dalam berbicara kepada sesamanya, perilaku penderita terbatas, dan juga penderita dapat mengalami gangguan dalam bentuk mengulang-ulang suatu pekerjaan secara terus menerus. Gejala dari penyakit ini telah terlihat pada usia di bawah 3 tahun. Gejalanya dapat terlihat dari berbagai bentuk. Yang pertama adalah dalam berkomunikasi. Dalam berkomunikasi, penderita akan kesulitan dalam berkata-kata, mengalami kesulitan dalam membangun kosakata, kurang bisa mengekspresikan kebutuhan yang diinginkan, kesulitan menghafalkan nama-nama benda, sulit untuk menjawab pertanyaan, dan dalam berbicara, nada suara penderita cenderung tinggi. Dalam kehidupan sosialnya, penderita autis mengalami kurang dalam keterampilan, terfokus pada topik atau benda yang disukai, sulit berteman, tertawa, menangis, atau marah dalam keadaan yang salah dan tidak tepat, penderita menyukai sentuhan atau pelukan. Reaksi dari penderita terhadap lingkungan yaitu tangan yang bergoyang-goyang tanpa disadari oleh penderita, tidak takut terhadap bahaya, menggunakan benda dengan cara yang berbeda, jika rutinitas berubah maka akan bermasalah, sulit makan, sulit tidur, sangat sensitif terhadap rangsang, serta sulit untuk memperhatikan hal yang dilihat dan didengar.

Lalu, bagaimana kesimpulannya?

Dari pembahasan tadi, maka dapat disimpulkan bahwa mitokondria merupakan suatu organel yang "unik" karena bersifat independen dan memiliki DNA sendiri. DNA yang dimiliki mitokondria sering disebut sebagai mtDNA. DNA mitokondria ini pada mamalia hanya diwariskan dari ibu saja. Hal ini disebabkan karena mitokondria yang dimiliki sperma tidak ikut masuk dan berkembang bersama dengan sel telur. Sehingga hal ini mengakibatkan sifat turun temurun dalam hal genetik, kecerdasan, dan juga penyakit. Penyakit ini disebabkan karena bermutasinya mitokondria yang berasal dari ibu.

Daftar Pustaka

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

https://science.idntimes.com/discovery/winda-carmelita/menurut-ilmuwan-kecerdasan-anak-diwariskan-dari-gen-ibunya/full

https://phillipsdnaproject.com/faq-sections/144-mitochondrial-dna-explained

http://biology.tutorvista.com/animal-and-plant-cells/mitochondria.html

http://www.ivyroses.com/Biology/Organelles/Structure-of-Mitochondria.php

https://www.nytimes.com/2016/06/24/science/mitochondrial-dna-mothers.html?mcubz=3

http://www.alodokter.com/penyakit-alzheimer

http://www.pasiensehat.com/2015/01/pengertian-diabetes-mellitus-adalah.html

https://www.jevuska.com/2012/12/29/autisme-pengertian-penyebab-gejala-ciri-terapi/

http://penyakitgenetik.yolasite.com/resources/Penyakit%20mitokondria%20&%20multifaktor.pdf

http://www.alodokter.com/dystonia