Kesehatan

Mitokondria, Hadiah Ibu kepada Anak

25 Agustus 2017   18:25 Diperbarui: 26 Agustus 2017   06:43 430 2 4

Halo teman - teman, pertama - tama saya ingin mengucapkan terimakasih pada para pembaca karena telah meluangkan waktu untuk membaca artikel saya yang membahas tentang mitokondria, lebih spesifiknya lagi mengenai mitokondria pada tubuh kita yang berasal dari ibu. 

Apakah benar jika mitokondria yang ada di tubuh kita seluruhnya berasal dari sel ovum ibu kita, bukan dari sel sperma ayah kita? Bagaimana bisa?

Sebelum membahas topik lebih mendalam, ada baiknya untuk kita mengenal terlebih dahulu mengenai mitokondria supaya topik utama kita dapat dipahami dengan lebih mudah.

APA ITU MITOKONDRIA?

Mitokondria biasa disebut 'pembangkit tenaga listrik sel'

Bentuk mitokondria beraneka ragam, ada yang bulat, oval, silindris dan ada pula yang tidak beraturan. Namun secara umum dapat dikatakan bahwa mitokondria berbentuk butiran atau benang. Mitokondria baru terbentuk dari pertumbuhan serta pembelahan mitokondria yang telah ada sebelumnya (seperti pembelahan bakteri).

Mitokondria adalah organel yang digunakan untuk memproduksi energi dalam bentuk ATP yang berfungsi dalam kelangsungan hidup sel.

Mitokondria berisi sejumlah enzim dan protein untuk membantu proses karbohidrat dan lemak yang didadapat dari makanan yang kita konsumsi untuk melepaskan energi.

Setiap tindakan membutuhkan energi, energi ini disimpan dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat) yang diproduksi di mitokondria melalui proses fosforilasi oksidatif. Meskipun mitokondria ada di setiap sel, mereka ditemukan paling banyak di dalam sel otot dikarenakan otot yang paling membutuhkan lebih bnyak energi. Selain fungsi utama mitokondria adalah menghasilkan energi, mereka juga berperan penting dalam metabolisme tubuh.

Jumlah mitokondria berbeda dalam setiap sel. Beberapa sel sederhana hanya berisi satu atau dua mitokondria. Namun, sel-sel hewan kompleks yang membutuhkan banyak energi, seperti sel-sel pada otot, dapat memiliki bahkan sampai ribuan mitokondria.

ASAL USUL MITOKONDRIA

Awalnya sel -- sel eukariotik  adalah turunan dari anaerobik primitif yang mampu bertahan hidup dalam lingkungan yang menjadi kaya akan oksigen dengan cara memakan bakteri aerobik (sekarang biasa disebut mitokondria). Bakteri tersebut tidak pecah, melainkan dipelihara dan dipertahankan di dalam sel  scara simsbiosistis agar bisa dimanfaatkan kemampuannya dalam mengikat oksigen atmosfer dan memproduksi energi.

Mitokondria pertama kali ditemukan di sel jaringan otot serangga pada sekitar tahun 1850 oleh Kollicker. Kollicker berkesimpulan bahwa granula tersebut adalah struktur bebas dan tidak langsung berhubungan dengan struktur sitoplasma yag lain.

Tahun 1968, pengenalkan penggunaan zat warna Supravital Janus Green B oleh Michaelis, yang mewarnai mitokondria secara khas dan tidak  mewarnai komponen sel yang lain. Hal tersebut membuktikan bahwa reaksi oksidatif pada mitokondria menyebabkan terjadinya perubahan warna pada zat itu. Janus Green B masih sering dipakai sebagai tanda histokimiawi mitokondria.

STRUKTUR MITOKONDRIA

  1. Membran luar: Lapisan terluar dilindungi oleh membran luar yang halus yang terdiri dari protein dan lipid dengam perbandingan yang sama. Membranluar juga mengandung protein porin yang menyebabkan membran bersifat permeable
  2. Membran dalam: Berbeda dengan organel lain di dalam sel, mitokondria juga memiliki membran dalam. Membran dalam lebih kompleks dalam struktur dan kurang permeable dibanding membran luar. Membran dalam terdiri dari sebagian besar protein yang berperan penting dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi dalam membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transport untuk  mengatur keluar dan masuknya metabolit dari matriks yang  melalui membran dalam.
  3. Krista: Lipatan yang terdapat di membran dalam disebut Krista. Semua lipatan tersebut membantu untuk meningkatkan luas permukaan membran dalam. Luas membran pada mitokondria tergantung pada besarnya permintaan untuk ATP. Jumlah Krista dapat bertambah maupun berkurang, tergantung pada derajat aktivitas aerob. Sel-sel pada jaringan aerob yang menghasilkan sejumlah besat ATP, umumnya mengandung mitokondria dengan Krista yang berkembang. Biasanya Krista terletak sejajar satu dengan yang lain dan memotong sumbu memanjang mitokondria.
  4. Matriks: Matriks adalah ruang yang tertutupi terdapat di dalam membran yang merupakan campuran kompleks enzim yang penting untuk sintesis molekul ATP, ribosom mitokondria khusus, tRNA,  dan DNA mitokondria. Sebagian besar protein pada mitokondria disimpan di matriks. Matriks terdiri dari 2/3 total protein pada mitokondria. Matriks berfungsi penting dalam hal produksi ATP (Adenossin Trifosfat).
  5. Ruang antar membran: Terdapat di antara membran luar serta membran dalam merupakan tempat dalam berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi -oksidasi asam lemak, dan reaksi oksidasi asam amino. Di dalam matriks mitokondria terdapat materi genetik, yang disebut dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ADP, ATP, fosfat inorganik dan ion-ion seperti magnesium, kalsium, serta kalium.

FUNGSI MITOKONDRIA

Peran utama mitokondria adalah sebagai penghasil energi yang mengubah energi potensial dalam bentuk makanan menjadi molekul berenergi tinggi yang disebut ATP(Adenosin Tripospat). Selain menghasilkan energi, mitokondria juga menjalankan beberapa fungsi lain untuk  sel termasuk metabolism sel, siklus asam nitrat, menghasilkan panas, mengedalikan konsentrasi kalsium, dan memproduksi steroid tertentu.

Sebenarnya apa itu ATP?

Tubuh kita menggunakan ATP (Adenosin Trifosfat) untuk menghasilkan energi, an mitokondria merupakan tempat di mana energi dihasilkan pada setia sel -- sel ini.

ATP (Adrenosin Trifosfat) dibuat di lipatan membrane dalam mitokondria. Semakin banyaknya lipatan atau yg biasa di sebut Krista, semakin banyak pula ATP (Adrenosin Trifosfat) yang bisa dihasilkan

Sek eukariotik memiliki satu atau lebih mitokondria yang tergantung pada tujuan sel dan berapa banyak energi sel  pada umumnya yang dibutuhkan untuk berfungsi. Setiap mitokondria memilki membrane luar yang halus dan membrane dalam yang terlipat. Mmembran bagian dalam memegang rantai transport electron yang digunakan dalam respirasi seluler. Respirasi seluler adalah proses yang mengubah energi kimia yang tersimopan dalam makanan menjadi energi yang berffungsi di dalam tuuh kita, yaitu ATP.

Dalam tubuh manusia, rantai transport elektron merupakan langkah terkhir dalam repirasi seluler aerobic. Sebuah elektron penuh energi ini diturunkan oleh rantai protein yang tertanam dalam membran di mitokondria. Pada tiap protein, beberapa energi dilepskan dan energi yang berfungsi untuk menenmpatkan gugus fosfat tambahan pada ADP (Adenosin Dipospat) untuk membuat sebuah molekul ATP (Adenosin Trifosfat). Rantai ramspor elektron mampu menghasilkan hingga 34 ATP molekul per siklus yang tergantung pada kondisi sel dan juga lingkungan.

Jumlah ATP (Adenosin Trifosfat) dan mitokondria dalam sel tergantung pada fungsinya. Seperti sel otot yang membutuhkan lebih banyak energi, mengandung lebih banyak mitokondria dari beberapa sel -- sel lain. Mitokondria juga memiliki Krista, karena Krista merupakan lokasi untuk rantai transport elektron, sel yang mengandung lebih banyak mitokondria dan Krista akan bisa menghasilkan ATP (Adenosin Trifosfat).

Produksi ATP (Adenosin Trifosfat) dalam mitokondria jua terfantung pada jumlah banyak sedikitnya oksigen. Jika oksigen yang tersedia tidak mencukupi, elektron yang mendukung rantai transpor tidak akan bisa berfungsi dalam produksi ATP (Adenosin Trifosfat). Sebagian besar organism melakukan fermentasi dalam hal ini untuk membuat jumlah minimal ATP (Adenosin Trifosfat) untuk melanjutkan fungsi  tubuh biasa. Jangka waktu yang lama tanpa cukup oksigen dapat menyebabkan kerusakan permanen pada suatu bagian tubuh karena kekurangan energi.

ATP (Adenosin Trifosfat) melepaskan energi dengan memecah ikatan salah satu dari tiga gugus fosfat dengan adenosine. Masing -- masing ikatan memegang sejumlah besar energi yang dapat digunakan oleh tubuh. Jika gugus fosfat ini dilepaskan, ATP (Adenosin Trifosfat) akan menjadi molekul ADP (Adenosin Difosfat). Satu kelompok fosfat atau lebih memungkinkan untuk putus untuk membuat AMP (Adenosin Monofosfat). AMP (Adenosin Monofosfat) ini dapat memperoleh gugus fosfat untuk membuat ADP (Adenosin Dipospat), dan apabila gugus fosfat lain ditambahkan dengan menggunakan energi dari rantai transport elektron dalam mitokondria, maka akan menjadi ATP (Adenosin Tripospat0 lagi.

SIKLUS HIDUP MITOKONDRIA

Mitokondria melakukan replikasi seperti bakteri yaitu dengan cara mandiri (self replicating). Replikasi akan terjadi apabila mitokondria sudah terlalu besar, sehingga, mitokondria tersebut melakukan pemecahan (fission). Pada awalnya, sebelum melakukan replikasi, mitokondria terlebih dahulu melakukan replikasi DNA mitokondria. Prosen ii dimulai pada pembelahan pada bagian dalam yang kemudian diikuti pembelahan pada bagian luar. Proses replikasi ini melibatkan pengkerutan pada bagian dalam dan kemudian pada bagian luar membran seperti mitokondria yang sedang dijepit. Kemudian akan terjadi pembelahan atau pemisahan menjadi dua bagian mitokondria.

DNA MITOKONDRIA

Mitokondria bisa tergolong unik karena memiliki DNA tersendiri yang biasa disebut mtDNA (Mitochondrial DNA). MtDNA berpilin ganda, sirkuler, dan tidak terlindungi membran (prokarioik). Karena memiliki ciri yang menyerupai seperti DNA bakteri, berkembang teori yang cukup luas dianut. Dinyatakan bahwa dulu, mitokondria merupakan makhluk hidup independen yang kemudian bersimbiosis dengan organisme eukariotik. Teori tersebut dikenal atau dinamakan teori endosimbion. Pada makhluk tingkat tinggi, NA mitokondria yang diturunkan kepada anaknya hanya berasal dari  betinanya saja (mitokondria sel telur). Mitokondria jantan (sel sperma) tidak ikut masuk ke dalam sel telur karena mitokondria tersebut terletak pada ekor sperma. Sedangkan ketika sel telur bertemu dengan sel sperma, ekor sperma tidak ikut masuk ke dalam sel telur, sehingga DNA mitokondria jantan tidak diturunkan.

Lalu apakah  benar bahwa mitokondria di tubuh kita 100% berasal dari ibu kita, bukan dari ayah kita?


Jumlah mitokondria yan terdapat pada sel telur lebih banyak dibanding yang berada di sel sperma, yaitu sekitar 100.000 molekul, sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 10 sampai 1500 mtDNA

Mitokondria pada sel spema sebagian besar terkandung dalam bagian ekor  dikarenakan bagian ekor pada spermalah yang pling aktif bergerak sehingga membutuhkan ATP yang banyak.

Pada saat sel sperma bertemu dengan sel telur, mak akan terjadi pembuahan. Pad saat itulah ketika bagian ekor sperma dilepaskan, sehingga hanya sedikit bahkan hampir tidak ada mtDNA dari sel sperma yang masuk ke sel telur. Hal ini berarti bahwa sumbangan mitokondria dari ayah hanya berjumlah 100 mitokondria. Sedangkan saat proses pertumbuhan sel, jumlah mtDNA akan semakin berkurang. Sehingga saat dibandingkan dengan jumlah mitokondria yang diberikan ibu yaitu 100.000, maka hasil sumbangan mitokondria dari ayah hanya sejumlah 0,01%. Oleh karena itu, banyak orang yang menganggap bahwa mitokondria pada tubuh kita hanya berasal dari ibu saja karena tidak terjadi rekombinasi.

Dalam keadaan normal, setiap manusia mempunyai 23 pasang kromosom yang terdiri dari 22 pasang kromosom, autosom, dan sepasang kromosom seks. Terdapat 23 pasang kromosok dari ibu yang disebut XX serta 23 pasang lainnya yang berasal dari ayah dan disebut sebagai XY.

Faktor genetik seorang ibu sangat mempengaruhi kecerdasan sang anak. Menurut ahli genetika dari UMC Nijmegen Netherlands Dr Ben Hamel bahwa "Pengaruh itu sedemikian besar karena tingkat kecerdasan seseorang terkait dengan kromosom X yang berasal dari ibu".

Pada  mitokondria terdapat DNA yang berisi kode gen bagi pembentukkan segala "sistem" pada tubuh manusia seoerti sistem pencernaan, kekebalan, kecerdasan, dan lain sebagainya. Jika mitokondria tidak sempurna, maka "sistem" yang terbentuk akan kehilangan sumber energi.

Supaya "sistem" yang ada dapat bekerja dengan baik, selain dengan memenuhi syarat- syarat biologisnya, melainkan harus dididik dari dini. Proses pendidikan "sistem" banyak ditentukan oleh ibu dikarenakan ibu telah berinteraksi dengn sang anak semenjak anak masih berada di dalam kandungan.

Selama proses kehamilan, perubahan apa saja yang  terjadi pada  ibu, juga akan dibagi dengan anak yang ada di dalam kandungan. Jika semasa kehamilan ibu sering mengisi dengan kebahagiaan, hormon ceria pada ibu akan disampaikan pada anak melalui saluran darah di tali pusat.

Dengan  demikian ,ketika anak ahir dan bertumbuh  bear, anak akan cenderung menjadi anak yang ceria karena secara genetik, anak cenderung mewarisi lebih banyak materi genetik dari ibu dibanding dengan ayah.

Sebaiknya pula, apabila semasa kehamilan sang ibu lebih sering mengisi dengan kesedihan, maka hormon sedih ibu juga akan diwariskan opada anak. Sehingga ketika  anak  bertumbuh besar, anak tersebut akan ccenderung menjadi anak yang pemurung. Di sinilah awal peran ibu dalam pembentukkan watak, perilaku, dan segala perbedaan pada tubuh kita.

Mari mengetahui lebih lanjut mengenai sel sperma.

Sel sperma memiliki 3 bagian utama, antara lain:

Pertama, kepala sperma yang mengandung inti. Inti memegang DNA dari sel. Kepala juga mengandung enzim yang bisa membantu sperma pecah melalui membrane pada sel telur.

Kedua, bagian tengah sperma (midpiece) dikemas dengan mitokondria. Sperma menggunakan energi midpiece untuk bergerak.

Ketiga, ekor sperma yang terus bergerak berputar -- putarseperti baling -- baling. Ekor ini aalah flagella panjang yang menorong sperma ke depan. Sebuah sperma dapat melakukan perjalanan sebanyak kurang lebih 30 inci tiap jam. Hal tersebut terlihat lambat, tapi ingatlah seberapa kecil sperma. Untuk ukurannya, sperma bergerak secepat yang kita lakukan sehari -- hari ketika berjalan cepat.

Proses penghasilan sperma antara lain dijelaskan di bawah ini:

  • Sel -- sel khusus dalam testis melalui mitosis (pembelahan sel) untuk membuat salinan identik dari diri mereka sendiri.
  • Salinan sel asli membagi dengan meiosis, memproduksi sel yang sering disebut spermatid. Spermatid memiliki setengah jumlah kromosom dari sel asli. Spermatid belum bisa bergerak seniri karena belum matang.
  • Spermatid diangkut dari testis menuju epididimis. Kontraksi otot menggerkan spermatid secara tidak sadar.
  • Dalam epiidimis, spermatid perlahan -- lahan matang dan tub=mbuh dewasa. Mulai tumbuh ekor danmereka juga kehilangan sebagian dari sitoplasma pada kepala.
  • Ketika sperma telah matang, mereka bisa bergerak. Sperma yang sudah matang disimpan di epididimis sampai saatnya mereka meninggalkan tubuh manusia.

Sedangkan apa itu siklus krebs?

1. Asetil co-A akan berikatan dengan oksaloasetat kemudian membentuk sitrat, reaksi ini dikatalisis enzim sitrat sintase.

2. Sitrat kemudian akan diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase.

3. Isositrat akan diubah menjadi alfa-ketoglutarat oleh ezim isositrat dehidrogenase. melalui reaksi ini dilepaskan molekul CO2 dan dihasilkan NADH.

4. Alfa-ketoglutarat akan diubah menjadi suksinil ko-A oleh enzim alfa ketoglutarat dehidrogenase. Dalam reaksi ini akan dilepaskan CO2 dan menghasilkan NADH.

5. Suksinil ko-A akan diubah lalu menjadi suksinat oleh enzim suksinil ko-A sintetase. Pada reaksi ini akan dihasilkan GTP yang kemudian dapat berupah menjadi ATP.

6. Suksinat akan diubah menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase. Pada reaksi ini akan dihasilkan FADH2.

7. Fumarat kemudian akan diubah menjadi malat oleh enzim fumarase.

8. Malat juga akan diubah menjadi oksaloasetat oleh enzim malat dehidrogenase. Pada tahap ini juga dihasilkan NADH.

Bagaimana mungkin dengan bentuk sperma bisa membantu berenang?

Sperma meninggalkan epididimis melalui vas deferens. Ketika mereka melakukan perjalanan melalui vas deferens, mereka melewati prostat dan kelenjar lainnya. Sperma kemudian bercampur dengan cairan yng berasal dari kelenjar ini dan kemudian membentuk air mani. Kemudian bergerak melalui uretra dan meninggalkan tubuh manusia. Satu sendok teh air mani, kurang lebih berisi 500 juta sperma.

Pasti ada diantara kalian yng bertanya -- tanya, apakah mitokondria bisa terserang penyakit maupun mengalami kerusakan? Jawabannya tentu saja bisa.

Kerusakan atau disfungsi yang terjadi pada mitokondria merupakan factor penyebab utama  berbagai penyakit di tubuh manusia karena pengaruh mereka didalam metabolisme sel.

Kelainan genetika disebabkan oleh mutasi mitokondria diturunkan oleh ibu ke anak, bukan dari ayah, karena mitokondria hanya disediakan dari ibu. Sebaliknya, kelainan genetika yang disebabkan mutasi mitokondria ditularkan oleh ibu melalui beberapa cara.

Seseorang yang memiliki penyakit yang disebabkan oleh mutasi mitokondria kekurangan mitokondria normal (hanya memiliki mitokondria abnormal yang terjadi mutasi). Dalam kasus ini, ibu yang mitokondrianya terjangkit akan selalu menurunkan mitokondria yang termutasi atau yang terjangkit kepada anak -- anaknya.

Kelainan mitokondria juga mungkin terjadi ketika seseorang memiliki campuran mitokondria yang normal dan abnormal di tubuhnya. Dalam kasus ini, kedua mitokondria yang normal dan abnormall bisa masuk secara acak ke dalam telur ketika meiosis. Anak -- anak yang mendapat mitokondria mutan dalam jumlah banyak, bisa terkena penyakit yang parah. Sedangkan anak -- anak yang memiliki sedikit mitokondria mutan etap terdapat kemungkinan untuk terkena penyakit ringan atau tidak terkena penyakit sama sekali.

Gangguan keturunan dari mitokondria ibu karena mitokondria di zigot berasal dari sitoplasma dan sel telur, sedangjan sperma hanya berkontribusi dengan nucleus saja. Artinya, anak laki maupun perempuan dapat mendeerita, tetapi hanya dari ibunya saja yang menurunkan kelainan keturunan tersebut.

Penyakit apa saja yang timbul akibat kerusakan pada mitokondria?

  • Alezheimer's disease
  • CPEO (chronic progressiove external ophthalmopegia)
  • Diabetes mellitus
  • Dystonia
  • KSS (Kearns-Sayre syndrome)
  • Leigh's syndrome
  • LHON (Leber's Hereditary Optic Neuropathy)
  • MELAS (Mitochondrial Encephalomyopathy, Lactic Acidosis and Stroke like episodes)
  • MERRF (Myoclonic Epilepsy and Ragged Red Fibers)
  • Mitochondrial Myopathy
  • NARP (Neurogenic Muscle Weakness and Retinitis Pigmentosa)
  • Pearson's syndrome

Sedangkan apa yang terjadi apabila tidak ada mitokondria?

Mitokondria merupakan bagian yang penting dalam sel kita. Tanpa mitokondria di mata, kita tidak bisa melihat. Tanpa mitokondria di hidung, kita tidak bisa merasakan aroma. Tanpa mitokondria di telinga, kita  tidak bisa medengar. Tanpa mitokondria di kulit, kita akan mati rasa.

Jadi, dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa mitokondria dalam tubuh kita berasal dari ibu,bukan dari ayah. Karena pada saat sel sperma bertemu dengan sel telur, ekor pada sel sperma akan lepas. Sedangkan mitokondria pada sel sperma hanya berada pada bagian tengah ke belakang (ekor) dikarenakan ekor tersebut merupakan alat gerak sel sperma, sehingga membutuhkan lebih banyak energi.

Sekian penjelasan dari saya, kesimpulan yang bisa ditarik adalah bahwa mitokondria pada tubuh kita berasal dari ibukita, bukan ayah kit karena pada saat sel sperma bertemu dengn ovum, sel sperma melepaskan ekornya. Sedangkan mitokondria pada sel sperma terletak pada bagian tengah sampai akhir sperma. Mitokondria hanya terletak pada bagian tengah hingga ekor sel sperma dikarenakan bagian pada sel sperma yang paling aktif bergerak adalah pada bagian tengah sampai belakang sel sperma. Sehingga bagian tengah hingga akhir sperma membutuhkan banyak energi, maka dari itu, mitokondria paling banyak terletak pada bagian tengah hingga akhir sel sperma.

DAFTAR PUSAKA

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

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

https://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_reproduksi#Manusia

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

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

https://www.nature.com/scitable/topicpage/mtdna-and-mitochondrial-diseases-903

https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/oxidative-phosphorylation/a/oxidative-phosphorylation-etc

https://www.brighthub.com/science/genetics/articles/46060.aspx