Makalah Mitokondria

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang Masalah

Sel memiliki organel yang bermacam-macam dam memiliki fungsi masing-masing untuk menjaga keberlangsungan kehidupan organisme. Setiap organisme membutuhkan energi untuk bisa menjalankan aktifitas kehidupan. Sel yang dimiliki organisme memiliki organel yang berfungsi serta bertanggung jawab dalam pembentukan energi dalam bentuk ATP itulah

mitokondria, organel yang memiliki peran vital untuk keberlangsungan kehidupan organisme ini membentuk ATP dengan beberapa tahap antara lain glikolisis,fosforilasi oksidatif, siklus kreb’s dan transpor elektron.

1.2  Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :”Bagaimana struktur dan peranan mitokondria dalam sel ?”.

1.3  Tujuan

Tujuan dari makalh ini adalah :

·         Mendeskripsikan fungsi mitokondria dalam sel

·         Memahami tahap-tahap pembentukan energi oleh mitokondria

·         Mengetahui hasil yang diperoleh atas kerja mitokondria

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Struktur mitokondria

Mitokondria berasal dari kata “mitos” yang berarti benang dan “chondrion” yang berarti butir. Organel ini pertama kali diamati oleh Altmann pada tahun 1894 dan pada waktu itu dinamkan bioblast dan kemudian oleh Benda pada tahun 1897 dinamakan mitokondria. Ukuran dan bentuk mitokondria bervariasi menurut jaringannya dan menurut keadaan fisiologis sel. Kebanyakan mitokondria berbentuk oval atau jorong dengan diameter antara 0.5 sampai 1 µm dan panjang sampai 7 µm. Jumlah mitokondria dalam sel bervariasi dan tergantung dari jenis sel dan kondisinya. Pada sel hewan jumlah mitokondria umumnya lebih banyak daripada sel tumbuh-tumbuhan. Didalam sel hati umumnya didapatkan mitokondria dalam jumlah banyak yaitu menempati 30-35 % dari jumlah protein total dalam sel tersebut, dalam sel jaringan limfoid dijumpai sekitar 20 %. Jumlah mitokondria yang terbesar dijumpai pada sel oosit yaitu sekitar 300.000 butir. Mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, karena ukurannya yang sangat kecil. Mitokondria diliputi oleh selaput rangkap yang disebut memban luar dan membran dalam. Selaput dalam membagi ruang organel menjadi dua yaitu matriks dan ruang antar selaput. Matriks berisi cairan seperti gel diliputi oleh selaput dalam. Matriks, ruang antar selaput, selaput luar dan selaput dalam mengandung bermacam-macam enzim. Matriks mengandung enzim-enzim siklus Kreb, garam dan air, DNA sirkuler dan ribosom.

Selaput dalam mempunyai area permukaan yang lebih luas karena berlipat-lipat dan masuk ke dalam matriks. Lipatan-lipatan ini disebut krista mitokondria yang bervariasi dalam jumlah dan bentuknya. Pada membran dalam ini terdapat bangunan yang disebut partikel elementer yang mempunyai diameter 8.5 nanometer dan menempel pada membran dalam dengan jarak sekitar 10 nanometer satu sama lain. Dalam partikel-partikel inilah terdapat enzim-enzim ATP ase yang sangat penting dalam proses oksidasi dan respirasi dalam mitokondria. Pada mitokondria normal partikel ini tidak tampak menonjol bila mitokondria diletakkan dalam larutan yang bersifat hipotonis. Mitokondria dapat mengkode bagian-bagian proteinnya dengan alat-alat yang dimiliki.

Mitokondria merupakan organel yang sangat penting dalam proses pembentukan energi sehingga mitokondria mempunyai banyak sekali jenis enzim misalnya:

• Monoamine oksidase-enzim-enzim rantai respirasi
• Kyneurine hidroksilase-enzim-enzim transferase
• Koenzim A ligase-malat dehidroginase
• Adenilat kinase-isositrat dehidroginase
• Nukleosid difosfokinase-fumarase dan aconitase
• ATP sintetase-sitrat sintatase
• Suksinat dehidrogenase-enzim-enzim oksidasi lain.

2.2 Fungsi dan cara kerja mitokondria

Mitokondria merupakan organel yang berfungsi menyediakan energi selular (ATP). Makanan dioksidasi untuk menghasilkan elektron berenergi tinggi yang dikonversi menjadi energi yang tersimpan. Energi ini disimpan dalam bentuk ikatan fosfat kaya energi dalam molekul yang disebut adenosine triphosphate, atau ATP.

Tahap-tahap yang terjadi di dalam mitokondria untuk menghasilkan energi, antara lain:

1. Glikolisis
2. Transpor elektron
3. Siklus kreb’s
4. Fosforilasi oksidatif

Tahap dari glikolisis ke rantai transport elektron.

Makanan diubah menjadi energy ATP dan air. Makanan pensupply energy mengandung gula dan karbohidrat. Gula dipecah dengan bantuan enzim yang memecahnya menjadi bentuk yang paling sederhana dari gula yaitu glukosa. Selanjutnya glukosa memasuki sel dengan molekul khusus pada membrane yang disebut “glucose transporters”.

Saat dalam sel, glukosa dipecah menjadi ATP melalui dua lintasan. Lintasan pertama tidak memerlukan oksigen dan disebut anaerobic metabolism. Lintasan ini disebut glikolisis dan terjadi dalam sitoplasma diluar mitokondria. Selama glikolisis , gula dipecah menjadi piruvat. Makanan lain seperti lemak dapat juga dipecah untuk digunakan sebagai bahan bakar. Setiap reaksi didesain untuk menghasilkan beberapa ion hydrogen (elektron) yang dapat digunakan untuk membuat paket energi (ATP). Tetapi hanya 4 molekul ATP dapat dibuat oleh satu molekul glukosa melalui lintasan ini. Oleh karena itu mitokondria dan oksigen menjadi penting. Proses pemecahan perlu dilanjutkan dengan siklus Kreb’s di dalam mitokondria untuk memperoleh cukup ATP untuk melangsungkan fungsi-fungsi sel.

Piruvat dibawa ke dalam mitokondria dan dikonversikan menjadi Acetyl Co-A yang memasuki siklus Kreb’s. Reaksi pertama ini menghasilkan carbon dioxide karena melibatkan pengeluaran satu karbon dari piruvat.

Siklus kreb’s

Siklus Kreb’s juga disebut citric acid cycle berfungsi untuk mendapatkan sebanyak-banyaknya lektron dari makanan yang dimakan. Elektron ini (dalam bentuk ion hidrogen) digunakan untuk mengendalikan pompa yang menghasilkan ATP. Energi yang dibawa ATP selanjutnya digunakan untuk semua macam fungsi selular seperti pergerakan, transport, keluar dan masuknya produk, pembelahan, dan lain-lain. Untuk melakukan siklus Kreb’s cycle, beberapa molekul penting diperlukan. Pertama, diperlukan piruvat yang dibuat melalui glikolisis dari glukosa. Kemudian diperlukan molekul carrier untuk electron. Terdapat dua tipe molekul yaitu nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) dan flavin adenine dinucleotide (FAD+). Molekul ketiga yang diperlukan adalah oxygen.

Piruvat adalah molekul dengan 3 karbon. Setelah memasuki mitokondria, piruvat dipecah menjadi molekul dengan 2 karbon oleh enzim khusus. Reaksi ini melepaskan karbon dioksida. Molekul dengan 2 karbon disebut Acetyl CoA dan molekul ini memasuki siklus Kreb’s dengan cara bergabung dengan molekul 4 karbon yang disebut oxaloacetate. Ketika dua molekul ini bergabung , menghasilkan molekul 6 karbon yang disebut citric acid (2 karbon + 4 karbon = 6 karbon). Hal inilah yang menyebabkan siklus Kreb juga disebut siklus Citric acid. Citric acid kemudian dipecah dan dimodifikasi, dan melepaskan ion hidrogen dan molekul karbon. Molekul karbon digunakan untuk membuat karbon dioksida dan ion hidrogen ditangkap oleh NAD dan FAD. Proses ini kembali menghasilkan oxaloacetate.

Fosforilasi oksidatif

Saat ion hidrogen atau elektron diambil dari sebuah molekul, maka molekul dikatakan dioksidasi. Ketika ion hidrogen atau elektron diberikan kepada sebuah molekul maka molekul tersebut direduksi. Saat molekul fosfat ditambahkan kepada sebuah molekul, maka molekul tersebut dikatakan difosforilasi. Jadi fosforilasi oksidatif berarti proses yang melibatkan penghilangan ion hidrogen dari satu molekul dan penambahan molekul fosfat ke molekul lainnya.
Pada siklus Kreb, ion hidrogen atau elektron diberikan kepada dua molekul carrier. Mereka ditangkap oleh NAD atau FAD dan molekul pembawa ini akan menjadi NADH dan FADH (karena membawa ion hidrogen).

Elektron-elektron ini dibawa secara kimia ke sistem respirasi atau rantai transport electron yang terdapat di Krista mitokondria. NADH dan FADH secara esensial berfungsi sebagai pengangkut dari satu kompleks ke kompleks yang lain. Di setiap situs sebuah pompa proton mentransfer hidrogen dari satu sisi membrane ke yang lainnya. Hal ini menghasilkan sebuah gradient melintasi membrane dalam dengan konsentrasi hydrogen yang lebih tinggi pada ruang interkrista (ruang antara membrane dalam dan membrane luar). Elektron dibawa dari satu kompleks ke kompleks yang lain oleh ubiquinone dan cytochrome C.

Cytochrome oxidase kompleks mengkatalisis transfer elektron ke oksigen menjadi air. Pompa chemiosmotic menghasilkan gradient proton electrochemical melewati membrane yang digunakan untuk menjalankan “energy producing machine” yaitu ATP synthase.
Proses ini memerlukan oksigen sehingga disebut “aerobic metabolism”. ATP synthase menggunakan energy dari gradient ion hydrogen (juga disebut proton) untuk membentuk ATP dari ADP dan fosfat. Juga menghasilkan air,  hidrogen dan oksigen.

Dari penjelasan diatas dapat dikatakan bahwa peran mitokondria sangat penting dalam menjaga kelestarian kehidupan sel yaitu dengan menghasilkan energi yang akan digunakan untuk menyelenggarakan/menjalankan fungsi sel.

2.3 Kelainan mitokondria

Mitokondria adalah organel yang memiliki ADN sendiri. Mutasi pada ADN bertanggung jawab terhadap beberapa penyakit langka. Seperti Leigh’s syndrome, suatu penyakit yang mematikan pada masa pertumbuhan karena menyebabkan kelumpuhan total dan hilangnya kemampuan verbal. Atau Pearson’s syndrome yang menyebabkan kelainan pada sumsum tulang dan kegagalan kerja pankreas pada anak.

Mitokondria juga diketahui berperan pada masalah penuaan. Reaksi kimia yang berlangsung pada daur Krebs dan rantai transpor elektron kadang melepas elektron yang “nyasar” keluar dari mitokondria dan masuk ke dalam lingkungan sel. Elektron tersebut akan berikatan dengan oksigen dan membentuk radikal bebas. Para ahli memperkirakan bahwa penuaan pada manusia, mulai masalah keriput hingga penurunan mental bisa jadi disebabkan karena radikal bebas
Hasil riset terkini juga menunjukkan bahwa mitokondria berkorelasi dengan apoptosis, yaitu suatu program kematian sel. Mitokondria diketahui melepaskan sinyal yang memicu proses kematian sel. Pada kasus stroke dan penyakit Alzheimer misalnya, mitokondria menyebabkan terlalu banyak kematian sel yang akhirnya memicu penurunan mental dan gejala yang lain. Pada kasus kanker, mitokondria diduga melakukan kekeliruan dalam memicu proses apoptosis. Kekeliruan ini mengakibatkan tumbuhnya tumor yang menginvasi jaringan yang sehat.

BAB III

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

Kebanyakan mitokondria berbentuk oval atau jorong dengan diameter antara 0.5 sampai 1 µm dan panjang sampai 7 µm. Pada sel hewan jumlah mitokondria umumnya lebih banyak daripada sel tumbuh-tumbuhan. Mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, karena ukurannya yang sangat kecil. Mitokondria merupakan organel yang berfungsi menyediakan energi selular (ATP). Tahap-tahap yang terjadi di dalam mitokondria untuk menghasilkan energi, antara lain: Glikolisis, Transpor elektron, Siklus kreb’s, Fosforilasi oksidatif, dan dari tahap-tahap tersebut akan diperoleh energi sebanyak 38 ATP. Mitokondria juga dapat mengalami kelainan, kelainan pada mitokondria dapat menyebabkan beberapa penyakit seperti Leigh’s syndrome,  pearson’s syndrome dan penuaan.

DAFTAR PUSTAKA

• Childs, G.V. Cell Biology. 1998. The University of Texas Medical Branch.
• http://cellbio.utmb.edu/microanatomy/
• Reksoatmodjo, S.M.I. 1993. Biologi Sel. Departemen Pendidikan dan kebudayaan, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan, Pendidikan Tinggi.