Fungsi Mitokondria : Pengertian, Gambar dan Struktur LENGKAP – Mitokondria merupakan organel yang berfungsi menghasilkan energi ATP. Mitokondria pertama kali diisolasi dari sel otot serangga oleh Kolloicker (1850). Kemudian Richard Alt man (1890) member nama bioblasm, sedangkan nama mitokondria diberikan oleh Benda pada awal abad 20 dan digunakan hingga sekarang. Sejak awal abad 20 banyak dilakukan penelitian terhadap mitokondria. Michaelis dan Kingbury (1912) menemukan bahwa pada mitokondria berlangsung reaksi oksidari reduksi.
Pada decade tigapuluhan, beberapa ahli biokima antara lain Warburg, Keilin, Szent-Gyorgyl, Krebs, dan Lehninger meneliti pola reaksi oksidasi-reduksi pada mitokondria; sedangkan Loohman (1931) menyelidiki sintesis, mekanisme transport, biogenesis, dan fosforilasi-oksidatif pada mitokondria. Mitokondria berbentuk benang atau granula. Letaknya tersebar acak di sitoplasma, atau menempati lokasi tertentu di dalam sel, misalnya pada sel otot lurik.
Mitokondria mempunyai dua lapis membran, yaitu membrane luar dan membran dalam. Membran dalam mengadakan penjuluran kea rah dalam (Krista) sehingga permukaan membrane dalam menjadi luas. Pada Krista terdapat partikel F1. Partikel F1 merupakan enzim ATPase yang berperan sebagai katalisator dalam fosforilasi. Ruang antar Krista dinamakan matrik yang berisi enzim-enzim untuk siklus Krebs, DNAmit, dan ribosom.
Pembentukan ATP dimulai dari glikolisis yang berlangsung di sitoplasma, kemudian dilanjutkan dengan siklus Kreb yang berlangsung di matriks mitokondria, dan berakhir dalam reaksi oksidasi fosforilasi dan transport elektronyang berlangsung di membran dalam mitokondria. Hasil reaksi di mitokondria adalah ATP, karbondioksida dan air.
Pengertian Mitokondria Adalah
Mito artinya thread atau benang, chodrion artinya granular. Mitokondria merupakan organel sitoplasma yang berbentuk granular atau filamen. Mitokondria adalah organel yang digunakan untuk memproduksi energi dalam bentuk ATP untuk kelangsungan hidup sel. Mitokondria adalah tempat dimana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung (Purnobasuki, 2011).
Fungsi Mitokondria
Selain itu, mitokondria berfungsi untuk :
- Menjaga konsentrasi ion kalsium yang tepat dalam berbagai kompartemen sel. Mitokondria membantu sel-sel untuk mencapai tujuan ini dengan melayani sebagai tangki penyimpanan ion kalsium.
- Membantu dalam membangun bagian-bagian tertentu dari darah, dan hormon seperti testosteron dan estrogen.
- Mitokondria dalam sel-sel hati memiliki enzim yang mendetoksifikasi amonia.
- Berperan dalam proses kematian sel terprogram. Sel yang tidak diinginkan dan kelebihan dipangkas selama perkembangan organisme. Proses ini dikenal sebagai apoptosis. Kematian sel abnormal akibat disfungsi mitokondria dapat mempengaruhi fungsi organ.
- pengubahan energi potensial dalam bentuk makanan menjadi ATP, Kegunaan ATP yaitu sebagai energi yang digunakan untuk mengganti sel-sel yang rusak, memompa jantung, dan lainnya. Mitokondria banyak terdapat pada bagian tubuh antara lain otot, hati, jantung, ginjal, karena bagian tubuh tersebut paling aktif melakukan kerja dan menghasilkan energi.
- Tempat terjadinya metabolisme oksidatif —> respirasi seluler
Struktur Mitokondria
Sitoplasma yang terdapat di dalam hampir semua sel-sel eukariotik memiliki mitokondria, meskipun terdapat pengecualian, yakni pada protista Chaos (Pelomyxa) carolinensis. Mitokondria secara khusus banyak terdapat di dalam sel dan bagian-bagian sel yang berkaitan dengan proses-proses aktif. Sebagai contoh, dalam protozoa berflagel atau di dalam sperma mamalia, mitokondria terkonsentrasi di dasar flagelum atau flagela. Pada otot jantung, mitokondria mengelilingi bagian-bagian otot yang berkontraksi. Dengan demikian, berdasarkan persebarannya, dapat diketahui bahwa mitokondria ikut terlibat dalam produksi energi dalam tubuh.
Mitokondria memiliki diameter sekitar 0.5-1 µm hingga 7 µm. Bentuk dan jumlah mitokondria yang ada dalam sebuah sel bergantung pada jaringan tertentu. Mitokondria dapat berbentuk seperti lingkaran, batang maupun badan berserabut. Namun struktur umumnya tetaplah sama. Jumlah mitokondria dalam tiap sel bervariasi bergantung pada energi yang dibutuhkan. Jaringan-jaringan yang melakukan fungsi metabolisme aerob seperti otot rangka dan otot lambung memiliki jumlah mitokondria lebih banyak daripada jaringan lainnya.
Mitokondria memiliki dua membran, masing-masing tersusun oleh fosfolipid bilayer. Kedua membran tersebut memiliki perbedaaan pada wujud serta sifat fisis dan kimiawinya. Hal inilah yang membedakan fungsi masing-masing membran tersebut pada mitokondria. Membran luar mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan. Membran dalam mengelilingi matriks yang berisi cairan dan membentuk lekukan-lekukan ke dalam matriks yang disebut krista (cristae, tunggal: crista). Krista-krista tersebut dapat memperbesar permukaan membran dalam sehingga terbentuk daerah antara membran luar dan membran dalam, ruang intermembran. Membran dalam memegang peranan penting mitokondria yaitu fosforilasi oksidatif.
Membran dalam dan membran luar tersusun atas komposisi fosfolipid dan perbandingan protein terhadap lemak yang berbeda. Untuk membran luar, perbandingan protein-lemak adalah 50:50, dan protein yang ada memiliki sedikit fungsi enzimatik atau transport. Sedangkan pada membran dalam, perbandingannya adalah 80:20.
Membran luar mitokondria memiliki protein integral pada membran, disebut porin, yang membentuk saluran permeabel untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar masuk mitokondria. Molekul-molekul sebesar 10 kilodalton bahkan kurang dari itu, seperti ion, molekul nutrisi, ATP, dan ADP dapat dengan mudah melewati membran luar. Membran dalam mengandung 5 kelompok protein integral membran, yaitu:
- NADH dehidrogenase,
- Suksinat dehidrogenase,
- Sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai sitrokom b-c),
- sitokrom c oksidase,
- ATP sintase.
Membran dalam mitokondria tidak terlalu permeabel dibandingkan dengan membran luar, karena itu membran dalam dapat mendegradasi molekul-molekul yang masuk melalui pemisahan matriks dari lingkungan sitosolik. Terdapat beberapa sistem antiport pada membran dalam yang menyebabkan pertukaran anion dengan sitosol dan matriks mitokondria. Beberapa contohnya adalah phospate-OH– exchanger, the adenine nucleotide translocase, mono-, di- and tricarboxylate carriers, dan the aspartate-glutamate shuttle.
Bentuk dan Ukuran Mitokondria
Bentuk mitokondria bervariasi tergantung jenis jaringan dan kondisi fisiologi mitokondria tetapi bentuk yang paling umum dijumpai adalah bentuk benang dan granula sesuai dengan arti kata mitokondria (mitos = benang, chondrion = granula). Bentuk-bentuk yang lain misalnya bentuk bola, halter, raket, atau bentuk oval.
Ukuran mitokondria juga bervariasi tetapi rata-rata ukuran panjangnya maksimal 7 µm dan lebarnya 0,5 µm.
Mitokondria hati umumnya mempunyai lebar kira-kira 0,5-1,0µm dan panjang kira-kira 3,0 µm. ukuran ini khas bagi tipe mitokondria yang bebas dalam sitoplasma seperti pada hati, ginjal dan pankreas. Dalam jaringan yang kebebasan mitokondria lebih terbatas, terdapat bentuk dan ukuran yang lebih bervariasi.
Letak dan Distribusi Mitokondria
Pada umumnya mitokondria tersebar acak di dalam sel dan cenderung berkumpul di bagian sel yang memerlukan banyak energy, misalnya disekitar gelendong pembelahan (benang spindle) pada sel yang sedang membelah atau di dekat membrane sel yang sedang melakukan endositosis.
Pada beberapa sel tertentu letak mitokondria tidak berpindah-pindah, misalnya terlentak diantara pita gelap dan terang pada sel otot lurik di dalam flagel sel spermatozoa, sel basilus dan conus retina, dan pada sel tubuh ginjal (Saefudin, 2010).
Jumlah Mitokondria
Jumlah mitokondria di dalam sel bervariasi tergantung jenis organism, jenis sel dan keadaan fisiologi sel. Variasi jumlah berkisar antara satu sampai dengan ratusan ribu mitokondria per sel. Pada Chromulina jumlahnya hanya satu per se, pada sel hati rata-rata 800 per sel, sedangkan pada ovum beberapa landak laut dan juga pada sel amuba Chaos chaos dapat mencapai 500.000 mitokondria per sel.
Secara umum sel hewan mengandung lebih banyak mitokondria dari pada sel tumbuhan, karena energi pada sel tumbuhan tidak hanya dihasilkan mitokondria tetapi juga oleh kloroplas. Beberapa jenis organism tidak memiliki mitokondria di dalam selnya, mislanya Leucothrix dan Vitreoscilla. Kondisi fisiologi sel (kebutuhan energy sel) juga mempengaruhi jumlah mitokondria di dalam sel. Sel yang sedang aktif melakukan metabolism (misalnya sel-sel embrional) memiliki mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel-sel yang kurang aktif.
Kelenturan (plastisitas) dan Gerak Mitokondria
Mitokondria memiliki kelenturan yang tinggi sehingga bentuknya dapat berubah-ubah dari waktu ke waktu, terutama mitokondria yang letaknya acak di sitoplasma. Selain itu mitokondria juga dapat bergerak (berpindah) dari satu tempat ke tempat lain di dalam sel. Gerak selain disebabkan oleh siklosis juga karena aktifitas memanjang dan memendek dari mitokondria itu sendiri.
Mitokondria berputar dan berubah bentuk menjadi bermacam-macam konformasi. Satu mitokondria dapat menunjukkan perubahan bentuk dalam perjalanan waktu. Pada otot lurik dan sel-sel lain yang mitokondrianya tidak terdapat bebas dalam sitosol plastisitas strukturnya berkurang. Plastisitas dan gerak mitokondria dalam sel menjamin penyebarluasan ATP di seluruh sel yaitu di tempat-tempat yang memerlukan ATP (Saefudin, 2010).
Bagian-bagian Mitokondria
Berikut akan dilampirkan tabel definisi bagian-bagian pada mitokondria untuk pemahaman lebih jauh.
Tabel 2.1.1 Definisi bagian-bagian pada mitokondria
| No. | Bagian | Definisi |
| 1 | Membran Luar | Membran luar mitokondria bersifat permeabel terhadap oksigen, piruvat, dan molekul-molekul lainnya.Ketebalan: tebal lapisan luar sekitar 40 Å = 4 nm |
| 2 | Membran Dalam | Bagian-bagian yang menyusun membran dalam disebut krista terlapisi oleh banyak partikel-partikel kecil, bulatan-bulatan membran dalam, yang mana bagian kepala terletak pada daerah matriks pada membran dalam.
Kebanyakan reaksi kimia yang terjadi pada mitokondria berlangsung di membran dalam. Terdapat sistem transpor elektron dan ATPase complex di dalamnya: · Sistem transpor elektron – menghasilkan gradien proton · ATPase complex – menggunakan gradien proton untuk memproduksi ATP dari ADP
Membran dalam merupakan tempat fosforilasi oksidatif.
Ketebalan: Tebalnya hampir sama dengan membran luar yakni sekitar 40 Å = 4 nm.
|
| 3 | Ruang Intermembran | Ruang antara membran luar dan membran dalam memiliki konsentrasi proton yang tinggi disebabkan sistem transpor elektron pada membran dalam. |
| 4 | Krista | Kuantitas dan bentuk krista dapat bervariasi. Stalked particles atau disebut juga bulatan membran dalam (inner-membrane sphere):· Kepala, bagian “sphere”, berada pada sisi matriks membran dalam – berseberangan dengan ruang intermembran.
· Setiap inner-membrane sphere memiliki: ü Kepala atau “sphere” berdiameter 8-9 nm ü Stalk dengan lebar 30-35 Å dan panjang 45-50 Å. · Memiliki protein F1 dan F0
Inner membrane sphere memiliki peranan penting pada produksi ATP dalam mitokondria.
|
| 5 | Matriks Mitokondriaa. Enzim
b. Ribosom
c. DNA mitokondria |
Matriks meitokondria mengandung campuran raturan enzim berkonsentrasi tinggi. Termasuk enzim-zenzim yang terlibat dalam siklus Krebs, kecuali dehidrogenase suksinat yang terletak pada permukaan membran dalam.
Ribosom di dalam mitokondria merupakan tipe 70S – seperti pada sel-sel prokaryot (bakteri), berbeda dengan tipe 80S yang ada pada banyak sel tumbuhan dan hewan. Ribosom ini dapat mensintesis protein.
Mitokondria memiliki materi genetiknya sendiri serta kemampuan untuk memproduksi RNA dan protein. Semua DNA mitokondria merupakan induk. DNA mitokondria membawa gen penting untuk hampir semua sintesis protein mitokondria. |
Siklus Hidup Mitokondria
Mitokondria bisa melakukan replikasi secara mandiri, sama seperti sel bakteri. Replikasi terjadi jika mitokondria ini berubah menjadi lebih besar sehingga melakukan pemecahan. Pada awal sebelum mitokondria berreplikasi, terlebih dahulu dilakukan replikasi DNA nitokondria. Proses tersebut diawali dari pembelahan pada bagian dalam lalu diikuto dengan pembelahan bagian luar.
DNA mitokondria
Mitokondria mempunyai DNA tersendiri, yang dikenal dengan mtDNA. mtDNA berpilin ganda, sirkuler, serta tidak terlindungi membran. Karena mempunyai ciri seperti DNA bakteri. Berkembang teori yang luas yang diambil, dan menyatakan bahwa mitokondria awalnya makhluk hidup independen lalu bersimbiosis dengan organisme eukariotik.
Gangguan Fungsi Mitikondria
Disfungsi mitokondria dapat mempengaruhi produksi produk sel-spesifik yang penting untuk fungsi sel yang tepat dan produksi energi. Hal ini dapat menyebabkan kematian sel dan kegagalan sistem organ. Ketika kemampuan mitokondria untuk menghasilkan energi berkurang karena cacat tertentu (mutasi genetik baik dalam DNA mitokondria atau DNA inti), kondisi ini digambarkan sebagai “penyakit mitokondria”. Mengurangi produksi energi dapat menyebabkan disfungsi otak, gangguan penglihatan, lemah otot, gerakan terbatas anggota badan, dan lain-lain. Penyakit mitokondria dapat menghancurkan kesehatan dari setiap sistem atau organ tubuh. Hal ini dapat merusak kesehatan jantung dan kesehatan pencernaan orang tersebut (Sridianti, 2014).
Gejala penyakit mitokondria dapat bervariasi dari orang ke orang, dan sering bersifat progresif. Beberapa gejala adalah infeksi berulang (sistem kekebalan tubuh yang lemah), mengurangi kapasitas jantung, stroke, kejang, kelelahan otot, masalah pencernaan, masalah hati, diabetes, obesitas, kebutaan dan tuli. Berbagai faktor lingkungan atau obat-obatan tertentu dapat mempengaruhi fungsi mitokondria negatif.
Studi menunjukkan bahwa disfungsi mitokondria adalah penyebab akar dari banyak penyakit umum. Beberapa kondisi kronis dewasa juga berasal dari dalam disfungsi mitokondria, misalnya, penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, diabetes, hipertensi, penyakit jantung, osteoporosis, kanker, penyakit autoimun seperti multiple sclerosis, lupus dan rheumatoid arthritis, dan lain-lain.