Pengertian Mitokondria, Struktur, dan Fungsi

Pengertian Mitokondria

Salah satu organel sel yang mempunyai peran penting adalah mitokondria. Hal ini karena fungsi mitokondria adalah tempat respirasi sel makhluk hidup, transduksi sinyal selular, metabolisme asam lemak, homeostasis kalsium, penghasil energi, serta biosintesis pirimidina.

Mitokondria memiliki 2 lapisan membran, antara lain lapisan membran luar serta membran dalam. Mitokondria pada lapisan membran dalam terdapat lipatan-lipatan yang dapat disebut juga dengan cristae atau krista. Di dalam organel sel mitokondria terdapat sebuah matriks atau ruangan dan beberapa mineral.

Adapun sel yang mempunyai banyak mitokondria antara lain otot, jantung, dan hati. Selain terdapat sebuah ruangan atau matriks, di antara kedua membran mitokondria juga terdapat ruang sempit dan selektif yang disebut juga dengan ruang intermembran. Membran pada bagian luar tidak dapat dilalui molekul kecil, molekul besar, dan protein.

Membran dalam memiliki permukaan yang luas yang mempunyai fungsi untuk meningkatkan produktivitas respirasi selular, membentuk enzim pembuat ATP, serta membentuk protein yang ikut pada proses respirasi. Membran dalam membungkus ruangan atau matriks karena di dalam matriks tersebut terjadi berbagai proses metabolisme dan banyak mengandung RNA, DNA, ribosom, dan protein. Sehingga mitokondria adalah salah satu organel sel yang berfungsi untuk sintesis protein, selain retikulum endoplasma dan nukleus.

Adapun DNA mitokondria berbeda dengan DNA nukleus. Hal ini karena DNA nukleus hanya berjumlah 2 kopi pada tiap sel sedangkan DNA mitokondria memiliki jumlah yang lebih banyak yaitu lebih dari 1000 kopi dalam tiap sel. Sedangkan dari segi bentuk, DNA mitokondria mempunyai bentuk lingkaran sedangkan DNA nukleus berbentuk linear.

Terdapat perbedaan lainnya antara DNA mitokondria dan DNA nukleus, yaitu pada bagian hereditasnya, DNA mitokondria hanya diturunkan dari ibu dan bersifat haploid /n sedangkan DNA nukleus adalah pencampuran dari DNA kedua orang tua serta jumlah genom dari keduanya berbeda, hal ini dikarenakan secara garis besar hanya membawa gen yang mempunyai fungsi dalam proses respirasi selular sehingga dapat membuat genom DNA mitokondria berjumlah lebih sedikit.

Terdapat hipotesis yang menjabarkan bahwa mitokondria adalah organel hasil dari evolusi sel α-proteobacteria prokariota serta ber-endosimbiosis dengan organel sel eukariota. Adapun hipotesis tersebut didukung dengan adanya berbagai fakta yang menyertainya, antara lain:

1) DNA mitokondria menunjukkan bahwa pada awalnya mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari inangnya.
2) Terdapat beberapa kemiripan yang terjadi antara mitokondria dan bakteri, baik itu dari segi ukuran, bagaimana cara reproduksinya yang dengan cara membelah diri, dan struktur DNA mitokondria yang berbentuk lingkaran.

Oleh karena itu sistem genetik mitokondria mempunyai sistem sendiri yang tidak sama dengan sistem genetik nukleus, contohnya ribosom dan rRNA pada mitokondria yang menyerupai dengan ribosom dan rRNA yang dimiliki bakteri dibandingkan yang dikode inti sel eukariota. Oleh karena itu secara garis besar, tahap respirasi tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, disebut sebagai daur siklus Krebs.

Struktur Mitokondria

Sel yang memiliki aktivitas metabolisme yang tinggi dan membutuhkan banyak ATP dalam jumlah banyak pasti di dalamnya terdapat organel sel mitokondria. Sehingga jumlah mitokondria dan bentuk mitokondria berbeda-beda pada setiap sel, namun pada umunya mitokondria mempunyai bentuk elips, berdiameter 0,5 µm dan mempunyai panjang 0,5 – 1,0 µm.

Struktur mitokondria terdiri dari 4 bagian utama yaitu membran luar, membran dalam, matriks, dan ruang antar membran. Membran luar terdiri dari protein serta lipid yang mempunyai rasio perbandingan yang sama dan di dalamnya terdapat protein porin yang mengandung enzim dalam proses biosintesis lipid serta enzim yang mempunyai peran dalam transpor lipid menuju matriks untuk menjalani β-oksidasi sehingga dapat menghasilkan asetil-KoA.

Membran luar mempunyai sifat yang menyerupai membran luar bakteri gram-negatif dikarenakan mempunyai sifat yang permeabel terhadap beberapa molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton.

Membran dalam terdiri atas 20% lipid dan 80% protein yang menyebabkan membran dalam bersifat kurang permeabel apabila dibandingkan membran luar. Membran dalam adalah tempat utama proses pembentukan ATP. Sehingga peningkatan luas permukaan yang terjadi sangat tinggi karena banyak lipatan yang menonjol ke dalam matriks.

Stuktur krista tersebut mempunyai tujuan untuk dapat meningkatkan kemampuan dalam memproduksi ATP. Reaksi fosforilasi oksidatif disebabkan oleh protein pada membran dalam, selain itu membran dalam juga mempunyai ATP sintase yang digunakan untuk membentuk ATP pada matriks mitokondria, dan dapat mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks untuk melewati membran dalam karena membran dalam tersebut mempunyai protein transpor.

Berbagai reaksi-reaksi penting bagi sel, contohnya seperti reaksi β-oksidasi asam lemak, reaksi oksidasi asam amino, dan siklus Krebs berlangsung di ruangan yang terdapat diantara membran dalam dan luar. Pada matriks mitokondria terdapat berbagai materi genetik yang disebut dengan DNA mitkondria (mtDNA), fosfat inorganik, ribosom, ADP, ATP, serta ion-ion (kalium, magnesium, kalsium).

Fungsi Mitokondria

Fungsi mitokondria yang utama adalah sebagai sebuah pabrik energi sel yang mampu untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Adapun metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria pada saat piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2 kemudian menjadi CO2 dan air.

Hal tersebut dapat menghasilkan energi yang efisien bagi setiap molekul-molekul glukosa yang dioksidasi yaitu jumlahnya sekitar 30 molekul ATP, sedangkan dalam glikolisis hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP. Sehingga salah satu fungsi mitokondria yaitu dapat mengatur aktivitas metabolisme sel.

Terdapat proses fosforilasi oksidatif (pembentukan energi) yang terdapat pada membran dalam yang terdiri dari 5 tahapan reaksi enzimatis serta dapat melibatkan berbagai enzim kompleks. Selain itu, pada saat proses pembentukan ATP dapat melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan dari 4 enzim kompleks, Adenine Nucleotide Translocator (ANT), serta FoF1 ATP Sintase.

Fungsi mitokondria mempunyai beragam variasi tergantung dari jenis sel dimana mereka berada.

Salah satu peran penting mitokondria adalah menghasilkan energi. Makanan yang dikonsumsi kemudian diproses menjadi bentuk molekul yang lebih sederhana (lemak, karbohidrat, dan lain sebagainya) menuju mitokondria supaya dapat diproses dan menghasilkan molekul-molekul yang bermuatan kemudian bergabung dengan oksigen sehingga dapat menghasilkan molekul ATP. Keseluruhan proses tersebut disebut dengan fosforilasi oksidatif.
Hal ini membuat mitokondria kedudukannya sangat penting dalam menjaga konsentrasi ion kalsium untuk terjaga dalam jumlah yang tepat pada berbagai kompartemen sel. Mitokondria dapat membantu sel-sel tersebut untuk mencapai tujuannya dengan berperan sebagai tangki penyimpanan yang bertujuan untuk menyimpan ion kalsium.
Mitokondria berperan untuk mematikan sel dengan lebih terprogram, sel yang sudah tidak diinginkan yang berjumlah terlalu banyak akan dipangkas selama perkembangan organisme. Adanya kematian sel yang abnormal dikarenakan terdapat disfungsi yang terjadi pada mitokondria sehingga dapat berpengaruh terhadap fungsi organ tersebut.
Fungsi mitokondria untuk membangun bagian-bagian tertentu dari darah dan hormon seperti testosteron dan estrogen.
Mitokondria pada sel hati mempunyai enzim yang digunakan untuk mendetoksifikasi amonia.

Itulah artikel mengenai pengertian mitokondria, struktur mitokondria, dan fungsi mitokondria.

Posted by Mogu