BAB
I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Tiap
organisme atau makhluk hidup memiliki ukuran yang berbeda-beda. Semakin besar
ukuran organisme itu, maka sel penyusunnya semakin banyak. Tubuh kita tersusun
atas banyak sel. Sel didefiniskan sebagai unit struktural dan fungsional
terkecil yang menyusun makhluk hidup. Dalam menjalankan fungsinya sel
dilengkapi dengan bagian – bagian sel yang disebut dengan organel. Salah satu
organel yang penting dalam sel adalah mitokondria.
Mitokondria
adalah organel yang berperan penting sebagai pabrik energi yang menghasilkan
energi bagi sel dalam bentuk ATP. Mitokondria memiliki struktur yang kecil dan
tersusun atas empat bagian. Komposisi utama dari mitokondria sendiri adalah
protein. Di dalam mitokondria untuk membentuk energi, terjadi proses yang
disebut respirasi seluler. Respirasi seluler ini terbagi menjadi empat yaitu
glikolisis, fermentasi, dekarboksilasi oksidasi piruvat dan siklus krebs atau
dikenal pula sebagai siklus asam sitrat.
B.
Rumusan Masalah
Adapun
rumusan masalah dari latar belakang di atas yaitu :
1. Apa
pengertian mitokondria?
2. Bagaimanakah
struktur dari mitokondria?
3. Apa
komposisi kimia dari mitokondria
4. Apa
fungsi dari mitokondria?
5. Bagaimana
sifat – siafat mitokondria?
6. Bagaimanakah
proses yang terjadi dalam mitokondria?
C.
Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini
adalah untuk memenuhi tugas terstruktur mata kuliah Biologi Sel. Selain itu
tujuan nya adalah sebagai berikut :
1. Untuk
mengetahui pengertian mitokondria.
2. Untuk
mengetahui struktur mitokondria.
3. Untuk
mengetahui struktrur kimia dari mitokondria.
4. Untuk
mengetahui fungsi mitokondria.
5. Untuk
mengetahui sifat – sifat mitokondria.
6. Untuk
mengetahui proses – proses yang terjadi dalam mitokondria.
BAB
II
PEMBAHASAN
1.
Mitokondria
Mitokondria (mitochondrion', plural: mitochondria') atau kondriosom
(chondriosome) adalah organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi makhluk
hidup. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk
menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Mitokondria
merupakan salah satu bagian sel yang paling penting karena di sinilah energi
dalam bentuk ATP (Adenosine Tri-Phosphate) dihasilkan. 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 eukariot bersimbiosis dengan prokariot (bakteri)
Kemudian keduanya mengembangkan hubungan simbiosis dan membentuk organel sel
yang pertama.
2.
Struktur mitokondria
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. Di dalam bagian mitokondria banyak
terdapat enzim – enzim. Mitokondria terdiri dari :
a.
Membran luar yang berfungsi sebagai
pembatas antara bagian dalam mitokondria dengan sitoplasma.
b.
Membran dalam yang berlekuk-lekuk
(krista) berfungi untuk memperluas permukan dan untuk melangsungkan rantai
respirasi yang menghasilka ATP.
c.
Ruang antar membran (antara membran
dalam dan luar), berfungsi untuk oksidasi asam lemak dan katabolisme asetil
koenzim dan sebagai 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, ion-ion
seperti magnesium, kalsium dan kalium.
d.
Matriks mitokondria, merupakan sebuah
ruang yang dikelilingi oleh membran dalam yang berguna sebagai tempat oksidasi
asam lemak dan katabolisme asetil koenzim.
e.
Cristae merupakan lapisan membran dalam ada dalam bentuk lipatan-lipatan.
3.
Struktrur
Kimia Mitokondria
Pada mitokondria utuh, air merupakan
komponen utama yang dominan dan ditemukan di seluruh mitokondria kecualai dalam
lapisan bilayer lipida. Air selain berperan dalam reaksi – reaksi kimia, juga
berperan sebagai medium fisik dimana metabolisme dapat berdifusi diantara
sistem enzim. Komponen utama mitokondria adalah protein. Persentase protein
yang sebenarnya berkaitan dengan jumlah membran protein yang ada. Protein
mitokondria dapat dikelompokkan menjadi dua bentuk yaitu protein terlarut dan
tidak terlarut. Komposisi lipida mitokondria tergantung dan sumber
mitokondrianya. Namun demikian. Fosfolipida merupakan bentuk yang dominan.
Umunya fosfolipida yang terdiri dari 3⁄4
total
lipida. Fosfatidilamin dan fosafatidiletanolamin umunya merupakan fosafatidil
dalam jumlah yang besar pada mitokondria. Namun demikian, ditemukan kadar
kadiolipin dan kolesterol dengan konsentrasi yang rendah.
4.
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 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 (ANT).
5.
Sifat – sifat DNA Mitokondria
Mitokondria memiliki DNA tersendiri, yang
dikenal sebagai mtDNA (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.
MtDNA diwariskan secara maternal. Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma,
yaitu sekitar 100.000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar
100-1500 mtDNA. Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam bagian
ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATP.
Pada saat terjadi pembuahan sel telur,
bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya sedikit atau hampir tidak ada
mtDNA yang masuk ke dalam sel telur. Hal ini berarti bahwa sumbangan secara
paternal hanya berjumlah 100 mitokondria. Apalagi dalam proses pertumbuhan sel,
jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang. Maka jika dibandingkan dengan
sumbangan secara maternal yaitu 100.000, maka sumbangan secara paternal hanya
0,01%. Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi rekombinasi sehingga dapat
dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid.
DNA mitokondria juga memiliki sifat unik
lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar 10-17 kali DNA inti
[Wallace et al., 1997]. Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki mekanisme
reparasi yang efisien [Bogenhagen, 1999], tidak memiliki protein histon, dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping
[Richter, 1988]. Selain itu, DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria
adalah DNA polimerase γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu
proses perbaikan dan pengakuratan dalam replikasi DNA). Tidak adanya aktivitas
ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki sistem perbaikan yang dapat menghilangkan
kesalahan replikasi. Replikasi mtDNA yang tidak akurat ini akan menyebabkan
mutasi mudah terjadi.
Salah satu bentuk keunikan lainnya dari
mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan
dalam hal pengenalan kodon universal. UGA tidak dibaca sebagai “berhenti”
melainkan sebagai tryptofan, AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan
sebagai “berhenti”, AUA dibaca sebagai methionin.
6.
Proses – proses yang terjadi di dalam mitokondria
a.
Glikolisis
Glikolisis adalah suatu produksi asam
piruvat dari glukosa. Enzim yang dibutuhkan untuk glikolisis terdapat di dalam
sitosol. Dalam kedaan anaerobik glikolisis difermentasi dan membentuk suatu
produk seperti asam laktat. Atau etanol dan karbondioksida. Bila terdapat
oksigen, asam piruvat masuk ke dalam mitokondria di mana asam tersebut
dioksidasi oleh enzim – enzim dari siklus asam sitrat. Proses ini di sebut
respirasi sel. Pembakaran glukosa memerlukan oksigen, tetapi beberapa sel hidup
di mana tidak terdapat oksigen. Semua sel mempunyai peralatan enzimatik untuk
mengkatabolis glukosa tanpa bantuan oksigen. Perombakan anaerobik (tanpa udara
dan tanpa oksigen) glukosa ini disebut glikolisis. Sel – sel yang hidup tanpa
oksigen menggunakan glikolisis untuk mendapatkan energi yang diperlukan untuk
hidupnya.
b.
Fermentasi
Pada peristiwa glikolisis, glukosa secara
bertahap diubah menjadi asam piruvat. Asam piruvat selanjutnya dapat diubah
menjadi sejumlah produk tergantung pada kondisi metabolisme sel secara umum.
Misalnya asam piruvat diubah menjadi asetil koA untuk memasuki daur asam sitrat
dalam kondisi aerob atau dikonversi menjadi etanol atau asam laktat dalam
kondisi anaerob.
1)
Fermentasi etanol
Fermentasi etanol dari asam piruvat
berlangsung dalam keadaan anaerob. Proses ini dapat berlangsung pada ragi dan
beberapa mikroorganisme lainnya. Reaksi ini dikatalis oleh piruvat
dekarboksilase. Proses fermentasi etanol berlangsung dua tahap yaitu :
dekarboksilasi piruvat menjadi asetaldehida dan reduksi aselatdehida menjadi
etanol oleh NADH dengan bantuan enzim alkohol dehidrogenase.
2)
Fermentasi asam laktat
Asam laktat biasanya dibentuk dari bentuk
piruvat pada berbagai mikroorganisme, tetapi juga dapat berlangsung pada
organisme tingkat tinngi seperti pada manusia bila jumlah oksigen terbatas
seperti pada otot disaat berlari cepat. Reduksi piruvat oleh NADH membentuk
laktat dikatalis oleh laktat dehidrogenase. Asam laktat dan asam piruvat di
dalam sel dapat digunakan untuk sintesis glukosa, peristiwa ini dinamakan
glukoneogenesis. Asam laktat dan asam piruvat juga dapat digunakan untuk
pembentukan poisakarida lain, misalnya glikogen.
c.
Dekarboksilasi oksidatif piruvat
Asam piruvat sebagai senyawa produk akhir
glikolisis akan mengalami reaksi dekarboksilasi oksidatif apabila cukup oksigen
dan menghasilkan asetil KoA. Proses ini berlangsung di dalam matriks
mitokondria. Proses ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus
asam trikarboksilat. Reaksi – reaksi Reaksi siklus asam sitrat juga dikenal sebagai siklus
krebs, menyelesaikan oksidasi yang sempurna dan mempertahankan gugus asetil
dari asetil KoA reaski ini terjadi di dalam mitokondria.dekarboksilasi
oksidatif piruvat berlangsung dengan bantuan enzim kompleks, yaitu kompleks
piruvat dehidrogenase.
d.
Siklus krebs
Proses Siklus krebs menentukan dalam
respirasi sel yaitu oksidasi sempurna dari asam piruvat dengan jalan pemisahan
bertahap dari semua atom hidrogen sehingga menghasilkan 3 molekul CO2
dan pemindahan elektron yang dipisahkan dari atom hidrogen pada oksigen
molekul.
Di dalam mitokondria asam piruvat
mengalami langkah oksidasi lebih lanjut. Dua atom hidrogen dipisahkan dan hal
ini mereduksi NAD+ menjadi NADH. Pada saat yang sama sebuah molekul
CO2 dipisahkan. Fragmen yang terjadi mengikat kovalen pada koenzim
lain, koenzim A untuk membentuk suatu kompleks yang disebut asetil KoA. Asetil
KoA memasuki suatu urutan daur reaksi kmia sampai oksidasi itu sempurna. Urutan
reaksi ini di sebut siklus krebs. Siklus krebs menggambarkan langkah pertama
dari siklus tersebut yaitu penyatuan asetil KoA dengan asam aksaloasetat untuk
membentuk asam sitrat. Dalam proses ini molekul KoA dibentuk kembali. Asam
aksaloasetat adalah sebuah asam dengan empat karbon dengan dua gugus karboksil.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dapat
disimpulkan bahwa mitokondria merupakan salah satu organel sel, secara umum
memiliki diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Mitokondria
terdiri dari empat bagian utama yaitu membrane luar, membrane dalam, ruang
antar membrane, dan matriks yang terletak di bagian dalam membrane. Fungsi
utama dari mitokondria adalah sebagai tempat respirasi sel untuk menghasilkan
energi dalam bentuk ATP. Dalam mitokondria terjadi proses yang disebut
respirasi seluler yang terjadi atas glikolisis, fermentasi, dekarboksilasi
oksidatif piruvat dan siklus krebs
B. Saran
Diharapkan kepada rekan – rekan mahasiswa untuk lebih mengenal dan memahami
mitokondria sebagai penghasil energi sel.
DAFTAR PUSTAKA
Alesiamonica. 2013. Mitokondria. Tidak diterbitkan
http://alesiamonica.blogspot.com/2013/09/mitokondria.html
(diakses, 25 April 2014)
Iqbalali. 2008. Mitokondria. Tidak diterbitkan
http://iqbalali.com/2008/06/mitokondria.html
(diakses, 30 April 2014)
Mustamiranwar. 2010. Makalah biologi sel tentang mitokondria.
tidak diterbitkan
http.//mustamiranwar.wordpress.com/2010/03/makalah-biologi-sel-tentang-mitokondria.html
(diakses, 03 Mei 2014)
Perpustakaan, online.
2008. Mitokondria. Tidak diterbitkan
http://www.perpustakaan-online.blogspot.com/2008/04/mitokondria.html
(diakses, 22 April 2014)
0 komentar:
Posting Komentar