MITOKONDRIA

Mitokondria adalah organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup selain fungsi selular lain, seperti metabolisme asam lemak, biosintesis pirimidina, homeostatis kalsium dan sebagainya.

Struktur Mitokondria:

1. Ukuran dan bentuk mitokondria, seperti halnya jumlahnya di dalam sel, bervariasi menurut jaringannya dan menurut keadaan fisiologik sel.
2. Kebanyakan mitokondria berbentuk jorong, dengan diameter antara 0,5 dan 1,0 mm dan panjang 7 mm.
3. Biasanya makin kecil jumlah mitokondria dalam suatu sel, makin besar ukuran organel tersebut.
4. Pada banyak mikrograf elektron, mitokondria kelihatan berbentuk halter atau raket. Bentuk semacam ini mungkin menunjukkan proses pembelahannya.  

Mitokondria memiliki DNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA.

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.

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 [Childs, 1998].

Membran Dalam

v  Terdiri dari 20% lipid dan 80% 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.

v  Tempat utama pembentukan ATP

v  Mengandung 5 kelompok protein integral membran, yaitu :

                1. NADH dehidrogenase,

                2. suksinat dehidrogenase,

                3. sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks

                    sitokrom b-c1),

                4. sitokrom c oksidase,

                5. ATP sintase

Membran dalam	Membran luar
Agak tebal (6,0-8,0 nm)	Sekitar (6,0 nm)
Memiliki area permukaan yang lebih besar karena memiliki lipatan yang memanjang ke dalam matriks.	Memiliki area permukaan yang sedang
Jauh lebih kaya protein	Kaya cardiolipid
Mengandung cukup fosfolipid	Mengandung fosfolipid tiga atau empat kali lebih banyak
Kurang permeabel terhadap berbagai subtansi	Permeabel terhadap berbagai subtansi

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.

Membran luar:

•       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.

•       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.

Matriks mitokondria: 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

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.

Fungsi mitokondria terjadi:

1. Sebagai tempat sintesis ATP
2. Untuk oksidasi asam lemak dan lipid lainnya
3. Sebagai tempat terjadinya memperpanjang rantai karbon dari asam lemak
4. Sintesis sitokrom, dan
5. Sintesis heme pada sel hewan

Sel memproduksi energi kimia dengan 3 cara utama, yaitu:

1. ATP diproduksi di sitosol selama rantai reaksi eksergonik disebut glikolisis, di mana gula dikatalis
2. ATP dapat diproduksi dalam kloroplas sel tumbuhan tertentu, dengan memanfaatkan energi sinar matahari
3. ATP dapat diproduksi dalam mitokondria ada di hampir semua tumbuhan dan sel hewan oleh oksidasi berbagai substrat dasar.

FOSFORILASI OKSIDATIF: Koenzim Nikotinamida Adenin Dinukleotida (NAD) mendapat atom hidrogen. Atom hidrogen ini diteruskan sepanjang rantai transpor elektron yang tertempel di selaput mitokondria. Elektron dari hidrogen diteruskan pada rantai akseptor (Gambar 3). Sementara itu, proton dari hidrogen didorong keluar selaput. Hal ini menyebabkan gradien elektrokimia sepanjang selaput ini. Energi yang dihasilkan dari perbedaan potensial di membran dipakai untuk membuat molekul ATP. Pada akhir rantai transpor, elektron hidrogen bertemu lagi dengan proton dan bergabung. Ion hidrogen ini bergabung lagi dengan oksigen membentuk air. Saat proses transpor elektron berjalan, posfat inorganik bergabung secara kimia  dengan ADP membentuk ATP.

SIKLUS GLIOKSILAT: (Siklus Glioksilat) siklik Serangkaian reaksi yang melibatkan * siklus TCA intermediet di mana satu molekul suksinat terbentuk dari dua molekul asetil KoA. Reaksi yang berbeda dari siklus TCA ditandai dengan panah putus dalam diagram. Reaksi-reaksi ini dikatalisis oleh lyase isocitrate dan malat sintase masing-masing. Siklus glioksilat menghindari langkah-langkah pembentukan karbon dioksida dari siklus TCA dan dengan demikian memungkinkan sintesis bersih karbohidrat dari asam lemak melalui suksinat (glukoneogenesis lihat). Enzim-enzim dari siklus glioksilat aktif dalam minyak biji berkecambah bantalan dan di lain jaringan tanaman-metabolisme lemak. Siklus juga terjadi di mikroorganisme tetapi tidak pada hewan tingkat tinggi.