Biologi Seluler: Fungsi, Struktur, dan Siklus Hidup Mitokondria

Fungsi Mitokondria:
Mitokondria, kondriosom (bahasa Inggris: chondriosome, mitochondrion, plural:mitochondria) adalah organel tempat
berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup, selain fungsi selular lain, seperti produksi energi, metabolisme asam lemak, biosintesis pirimidina, homeostasis kalsium dan transduksi
sinyal selular
.
Mitokondria
merupakan organel yang paling penting karena di sinilah respirasi yang
merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga
bagi berlangsungnya proses hidup, dihasilkan dalam bentuk adenosina trifosfat. Dengan demikian, mitokondria adalah
“pembangkit tenaga” bagi sel.
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, dimana beberapa mineral dapat ditemukan. Sel yang
mempunyai banyak Mitokondria dapat dijumpai di jantung, hati, dan otot.
Keberadaan
mitokondria didukung oleh hipotesis endosimbiosis yang mengatakan bahwa pada tahap awal evolusi sel eukariota
bersimbiosis dengan prokariota (bakteri). Kemudian keduanya mengembangkan
hubungan simbiosis dan membentuk organel sel yang pertama. Adanya DNA pada
mitokondria menunjukkan bahwa dahulu mitokondria merupakan entitas yang
terpisah dari sel inangnya. Hipotesis ini ditunjang oleh beberapa kemiripan
antara mitokondria dan bakteri. Ukuran mitokondria menyerupai ukuran bakteri,
dan keduanya bereproduksi dengan cara membelah diri menjadi dua. Hal yang utama
adalah keduanya memiliki DNA berbentuk lingkar. Oleh karena itu, mitokondria
memiliki sistem genetik sendiri yang berbeda dengan sistem genetik inti. Selain
itu, ribosom dan rRNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki bakteri
dibandingkan dengan yang dikode oleh inti sel eukariot. Secara
garis besar, tahap respirasi pada tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama,
yang dikenal sebagai daur atau siklus Krebs.
Struktur

Struktur umum suatu mitokondrion:
Mitokondria
banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan
memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah
dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria
berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur
mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam,
ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran.
Membran
luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta
mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel
terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini,
membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain
itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid
dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani
β-oksidasi menghasilkan asetil-KoA.
Membran
dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid
dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas
permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang
menonjol ke dalam matriks, disebut krista. Stuktur krista ini meningkatkan luas
permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi
ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi
oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria,
serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks
melewati membran dalam.
Ruang
antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat
berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs,
reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks
mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria
(mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium,
kalsium dan kalium.
Fungsi mitokondria:
Peran
utama mitokondria adalah sebagai pabrik energi sel yang menghasilkan energi
dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika
piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2¬ menjadi CO2 dan air. Energi yang
dihasilkan sangat efisien yaitu sekitar tiga puluh molekul ATP yang diproduksi
untuk setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis
hanya dihasilkan dua molekul ATP. Proses pembentukan energi atau dikenal
sebagai fosforilasi oksidatif terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang
melibatkan kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam mitokondria.
Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat
kompleks enzim, yang terdiri dari kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks II
(suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q – sitokrom C reduktase),
kompleks IV (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan
Adenine Nucleotide Translocator (ANT).
Siklus Hidup Mitokondria:
Mitokondria
dapat melakukan replikasi secara mandiri (self replicating) seperti sel
bakteri. Replikasi terjadi apabila mitokondria ini menjadi terlalu besar
sehingga melakukan pemecahan (fission). Pada awalnya sebelum mitokondria
bereplikasi, terlebih dahulu dilakukan replikasi DNA mitokondria. Proses ini
dimulai dari pembelahan pada bagian dalam yang kemudian diikuti pembelahan pada
bagian luar. Proses ini melibatkan pengkerutan bagian dalam dan kemudian bagian
luar membran seperti ada yang menjepit mitokondria. Kemudian akan terjadi
pemisahan dua bagian mitokondria.
DNA mitokondria.

Mitokondria
memiliki DNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA (Ing. mitochondrial
DNA). MtDNA berpilin ganda, sirkular, dan tidak terlindungi membran
(prokariotik). Karena memiliki ciri seperti DNA bakteri, berkembang
teori yang cukup luas dianut, yang menyatakan bahwa mitokondria dulunya
merupakan makhluk hidup independen yang kemudian bersimbiosis dengan
organisme eukariotik. Teori
ini dikenal dengan teori endosimbion. Pada makhluk tingkat tinggi, DNA
mitokondria yang diturunkan kepada anaknya hanya berasal dari betinanya saja
(mitokondria sel telur). Mitokondria jantan tidak ikut masuk ke dalam sel telur
karena letaknya yang berada di ekor sperma. Ekor sperma tidak ikut masuk ke
dalam sel telur sehingga DNA mitokondria jantan tidak diturunkan.

Add a Comment

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *