Mitokondria
Mitokondria, kondriosom (bahasa Inggris: chondriosome, mitochondrion, plural:mitochondria) yaitu organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup, selain fungsi seluler lain, seperti metabolisme asam lemak, biosintesis pirimidina, homeostasis kalsium, transduksi sinyal seluler, dan penghasil energi[1].
| Biologi sel | |
|---|---|
| Sel hewan | |
 Komponen sel hewan pada umumnya:
|
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, tempat beberapa mineral dapat ditemukan. Sel yang mempunyai banyak mitokondria dapat dijumpai di jantung, hati, dan otot.
Terdapat hipotesis bahwa mitokondria merupakan organel hasil evolusi dari sel α-proteobacteria prokariota yang ber-endosimbiosis dengan sel eukariota.[2] Hipotesis ini didukung oleh beberapa fakta antara lain,
- adanya DNA di dalam mitokondria menunjukkan bahwa dahulu mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari sel inangnya,
- beberapa kemiripan antara mitokondria dan bakteri, baik ukuran maupun cara reproduksi dengan membelah diri, juga struktur DNA yang berbentuk lingkaran.
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 disandi oleh inti sel eukariota.[3]
Secara garis besar, tahap respirasi pada tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang dikenal sebagai siklus Krebs.
Struktur
-id.svg)
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.[3]
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.[4] 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 di antara 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 (yang memproduksi) 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).[5]
Siklus hidup
Mitokondria dapat melakukan replikasi secara mandiri seperti sel bakteri. Replikasi terjadi apabila mitokondria ini menjadi terlalu besar sehingga melakukan pemecahan. Sebelum mitokondria bereplikasi, terjadi proses replikasi DNA mitokondria terlebih dahulu. Proses ini dimulai dari pembelahan pada bagian dalam yang kemudian diikuti pembelahan pada bagian luar. Proses ini melibatkan pengerutan bagian dalam dan kemudian bagian luar membran seperti ada yang menjepit mitokondria. Kemudian akan terjadi pemisahan dua bagian mitokondria.[6]
DNA mitokondria
Mitokondria memiliki DNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA (Ing. mitochondrial DNA). MtDNA berpilin ganda, sirkuler, 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.
Lihat pula
Referensi
- ^ (Inggris) "The human mitochondrial proteome: oxidative stress, protein modifications and oxidative phosphorylation". Chemistry Department, Buck Institute for Age Research; Gibson BW. Diakses tanggal 2010-07-31.
- ^ (Inggris) "Stepwise Assembly of Dimeric F1Fo-ATP Synthase in Mitochondria Involves the Small Fo-Subunits k and i". Institut für Biochemie und Molekularbiologie, Fakultät für Biologie, Centre for Biological Signalling Studies, Universität Freiburg; Karina Wagner, Inge Perschil, Christiane D. Fichter, dan Martin van der Laan. Diakses tanggal 2010-11-16.
- ^ a b Cooper, 2000
- ^ Lodish, 2001
- ^ Wallace, 1997
- ^ Childs, 1998
Pranala luar
- Mitodb.com – The mitochondrial disease database.
- Mitochondria Atlas at University of Mainz
- Mitochondria Research Portal at mitochondrial.net
- Mitochondria: Architecture dictates function at cytochemistry.net
- Mitochondria links at University of Alabama
- MIP Mitochondrial Physiology Society
- 3D structures of proteins from inner mitochondrial membrane at University of Michigan
- 3D structures of proteins associated with outer mitochondrial membrane at University of Michigan
- Mitochondrial Protein Partnership at University of Wisconsin
- MitoMiner – A mitochondrial proteomics database at MRC Mitochondrial Biology Unit
- Mitochondrion – Cell Centered Database
- Mitochondrion Reconstructed by Electron Tomography at San Diego State University
- Video Clip of Rat-liver Mitochondrion from Cryo-electron Tomography