Mitokondria: Fungsi dan Struktur Terlengkap

Mitokondria atau dalam Bahasa Inggris disebut mitochondria, mitochondrion, chondriosome adalah organel terkecil dalam sel. Mitokondria merupakan pembangkit energi sel dengan mengombinasikan lemak, oksigen, dan gula untuk menghasilkan adenosin terifosfat (ATP). Proses ini disebut dengan respirasi sel. Jika energi tersebut sewaktu-waktu akan dibutuhkan, maka sel akan menguraikan molekul ATP untuk membebaskan energi yang tersimpan.  

Jika kebutuhan energi pada sel tertentu semakin banyak, maka jumlah mitokondria yang dikandung akan semakin banyak pula. Itulah sebabnya, mengapa sehingga jumlah mitokondria terbanyak sering ditemukan dalam otot, hati, dan sel saraf karena kinerjanya yang tinggi.

Mitokondria: Fungsi dan Struktur Terlengkap

Dalam ilmu biologi, mitokondria adalah organel sel dengan membran rangkap yang berfungsi sebagai metabolisme energi dalam sel. Bentuknya terdiri dari membran dalam dan membran luar yang melekuk-lekuk yang disebut dengan krista dan matriks mitokondria. Membran luar pada mitokondria berfungsi sebagai pembatas dalam sitoplasma dan mitokondria. Krista yang melekuk-melekuk pada membran dalam berfungsi untuk memperluas permukaan mitokondria.

Membran dalam erat kaitannya dengan proses rantai respirasi untuk menghasilkan ATP. Peran penting dari matriks mitokondria adalah untuk oksidasi katabolisme asetil koenzim dan asam lemak. Matriks ini mengadung DNA mitokondria untuk menyediakan gen-gen yang akan diekspresikan menjadi protein membran dalam. Protein tersebut digunakan dalam proses rantai respirasi. Serangkaian mekanisme ini bertujuan untuk memproduksi energi.  

Sejarah Mitokondria

Para ilmuwan menduga bahwa mitokondria adalah organel yang dihasilkan dari evolusi sel aproteobacteria prokariota yang melewati proses endosimbiosis dengan sel eukariota. Dugaan ilmuwan ini didasarkan pada dua fakta, yaitu terdapatnya DNA di dalam mitokondria mengindikasikan dahulunya mitokondria adalah bagian terpisah dari sel induknya. Fakta kedua yaitu, mitokondria mempunyai kemiripan dengan bakteri dari segi ukuran, struktur DNA berbentuk lingkaran, dan proses reproduksinya dengan cara membelah diri.

Hal inilah yang menyebabkan mengapa sehingga mitokondria mempunyai sistem genetik sendiri yang tidak sama dengan sistem genetik inti. Selain itu, rRNA mitokondria dan ribosom agak mirip dengan yang terdapat pada bakteri dibandingkan yang terdapat pada inti sel eukariota. Secara umum, tahap respirasi pada hewan dan tumbuhan melalui jalur yang sama, yang disebut dengan siklus atau daur Krebs. 

Struktur Mitokondria

Mitokondria memiliki membran yang bersifat aerob. Mitokondria memiliki ukuran yang bervariasi, tergantung pada jenis selnya. Secara rata-rata, ukuran mitokondria berkisar antara 0,3 – 40 mikron. Mitokondria mempunya dua membran yang sangat stabil, fleksibel, dan kuat. Membran mitokondria ini tersusun dari lipoprotein. Sedangkan, membran bagian dalam memiliki struktur berupa tonjolan-tonjolan yang berfungsi memperluas permukaan (krista mitokondria).

Di dalam mitokondria, terdapat matriks atau cairan yang mengandung protein, DNA sirkuler, lemak, dan ribosom. DNA yang dimiliki oleh mitokondria berfungsi mengatur sintesis protein, baik dalam ribosom maupun dalam sitoplasma.
struktur mitokondria

Mitokondria dalam jumlah banyak teradapat pada jenis sel dengan aktivitas metabolisme tinggi yang memerlukan ATP lebih banyak. Kriteria ini dimiliki oleh sel otot jantung. Bentuk dan jumlah mitokondria bisa berbeda-beda tergantung pada jenis selnya. Bentuk mitokondria adalah elips dengan panjang sekitar 0,5 – 1,0 mikron dengan diameter sekitar 0,5 mikron. Mitokondria strukturnya terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran dalam, membran luar, ruang antar membran, dan matriks yang terdapat di bagian dalam membran. 

Membran luar tersusun atas lipid dan protein dengan perbandingan yang sama serta mempunyai protein porin yang membuat membran ini memiliki sifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil berukuran 6 ribu Dalton. Struktur membran luar ini mirip dengan membran luar pada bakteri gram-negatif. Di samping itu, membran luar juga mengandung enzim yang berperan aktif dalam proses biosintesis ezim dan lipid yang digunakan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani oksidasi memproduksi KoA - Asetil.

Membran luar lebih permeabel dengan 80% protein dan 20% lipid dibandingkan dengan membran dalam. Membran dalam merupakan fasilitas utama dalam pembentukan ATP. Membran dalam akan meluaskan permukaannya akibat dari banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks. Lipatan ini disebut dengan krista, di mana strukturnya akan meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga kemampuannya untuk menghasil ATP akan meningkat pula. 

Terdapat protein dalam membran dalam yang berfungsi pada proses reaksi fosforilasi oksidatif. Pembentukan ATP dilakukan oleh ATP sintase pada matriks mitokondria, dan protein transpor yang mengatur masuk dan keluarnya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang letaknya di antara membran dalam dan membran luar adalah tempat berlangsungnya reaksi yang penting bagi sel, seperti reaksi oksidasi asam amino, siklus Krebs, dan reaksi oksidasi asam lemak. Matriks mitokondria juga mengandung materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitokondria (mtDNA), ATP, ADP, fosfat inorganik, ribosom, serta ion-ion seperti kalium, magnesium, dan kalsium.

Fungsi Mitokondria

pembentukan energi mitokondria

Fungsi utama organel mitokondria adalah sebagai penghasil energi sel dalam bentuk ATP. Di mitokondria, akan berlangsung proses metabolisme karbohidrat yang berakhir ketika piruvat di transpor dan dioksidasi oleh oksigen menjadi air dan karbondioksida. Energi yang diproduksi tersebut sangat efisien, yaitu sekitar 30 molekul ATP yang dihasilkan untuk setiap molekul glukosa yang dioksidasi. Sedangkan, dalam proses glikolisis yang diperlukan dua molekul ATP. Proses fosforilasi oksidatif atau proses pembentukan energi pada mitokondria terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang menggunakan kompleks enzim yang terkandung pada membran dalam mitokondria. Proses transpor akan terlibat dalam mekanisme pembentukan ATP yang dibantu juga oleh empat kompleks enzim, yang terdiri dari:
  1. Kompleks I (NADH dehidrogenase)
  2. Kompleks II (suksinat dehidrogenase)
  3. Kompleks III (koenzim Q-sitokrom C reductase)
  4. Kompleks IV (sitokrom oksidase)
Serta dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan Adenine Nucleotide Translocator (ANT).

Mitokondria pada Manusia

Mitokondria merupakan bagian sel manusia yang mengombinasikan kalori yang dikonsumsi dengan oksigen dan berubah menjadi energi untuk digunakan oleh tubuh dalam menjalankan fungsinya. Satu sel manusia mengandung sekitar 200 sampai 2000 atau lebih mitokondria. Organ-organ seperti jatung, hati, dan otot memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak karena bekerja lebih keras. Kemampuan mitokondria mengubah oksigen dan makanan menjadi energi disebut tingkat metabolik.

Efisiensi metabolik ini ditentukan oleh dua faktor, yaitu jumlah mitokondria dan kemampuannya membakar kalori dan oksigen. Makin banyak mitokondria dalam sel dan makin efisien mitokondria itu mengonsumsi oksigen, maka makin cepat tingkat metabolik, sehingga membuat tubuh semakin mudah dalam membakar kalori, dan pada akhirnya semakin banyak energi yang dihasilkan. Radikal bebas adalah hasil sampingan dari proses pengubahan ini.

Menurut para ahli, tubuh manusia mengandung sekitar 100 ribu triliun mitokondria. 90% dari asupan oksigen dalam tubuh dihabiskan oleh organel ini. Oksigen tersebut digunakan untuk membakar kalori yang masuk ke dalam tubuh.

Mitokondria pada Tumbuhan

Mitokondria pada tumbuhan jumlahnya relatif lebih sedikit karena fungsinya diambil alih oleh plastida. Pada sel tumbuhan, mitokondria berfungsi dalam proses oksidasi zat makanan, fosforilisasi oksidatif, dehidrogenasi, rantai transfer elektron, dan respirasi sel. 

Daur Hidup Mitokondria

Seperti pada bakteri, proses replikasi secara mandiri akan dilakukan oleh mitokondria (self replicating). Jika ukuran mitokondria terlalu besar, maka proses replikasi akan dilakukan dengan cara pemecahan (fisi). Proses ini diawali dengan replikasi DNA mitokondria sebelum melakukan proses replikasi tersebut. Mitokondria akan membelah yang diawali dari bagian dalam kemudian akan diikuti oleh pembelahan bagian luar. Bagian dalam mitokondria akan mengerut, sedangkan bagian luar membran seperti akan menjepit mitokondria. Proses akhirnya akan memisahnya dua bagian mitokondria. 

DNA pada Mitokondria

Mitokondria mengandung DNA tersendiri, yang disebut dengan mtDNA (mitochondrial DNA). MtDNA berbentuk pilin ganda, sirkuler, dan tidak dilindungi oleh membran (prokariotik). Ciri yang serupa dengan DNA bakteri ini, membuat para ilmuwan menduga bahwa mitokondria dulunya adalah makhluk hidup yang mandiri yang selanjutnya bersimbiosis dengan organisme eukariotik. Pendapat ini dikenal dengan nama teori endosimbion. DNA mitokondria pada makhluk hidup tingkat tinggi yang diturunkan kepada anaknya hanya berasal dari betinanya saja (mitokondria sel telur). Mitokondria dari sel jantan tidak ikut masuk ke dalam sel telur karena terletak pada ekor sperma. Ekor sperma tidak ikut masuk ke dalam sel telur sehingga DNA dari mitokondria jantan tidak diturunkan.

Baca Juga:
Untuk membantu Anda memahami materi mitokondria ini, berikut ini kami tampilkan video pembelajaran tentang mitokondria:

Demikianlah penjelasan tentang Mitokondria: Fungsi dan Struktur Terlengkap, semoga bermanfaat.


EmoticonEmoticon