Mitokondria yaitu organel terikat-membran yang ditemukan dalam sitoplasma sel eukariotik. Ini yaitu rumah kekuatan sel; ia bertanggung jawab untuk respirasi seluler dan produksi (sebagian besar) ATP dalam sel. Setiap sel sanggup mempunyai dari satu sampai ribuan mitokondria. Mitokondria juga mengandung DNA ekstranuklear yang mengkodekan sejumlah rRNA, tRNA, dan protein.
Asal Mitokondria
Teori ketika ini perihal asal sel eukariotik yaitu endosimbiosis. Diyakini bahwa mitokondria (dan kloroplas) dimulai sebagai organisme prokariotik yang hidup di dalam sel yang lebih besar. Sangat mungkin bahwa organisme prokariotik ini ditelan oleh sel yang lebih besar, baik sebagai masakan atau parasit. Di beberapa titik kekerabatan menjadi saling menguntungkan dan mitokondria dan kloroplas menjadi fitur permanen dalam sel. Mereka tertutup selaput dan membentuk mesin seluler.
Struktur Mitokondria
Mitokondria yaitu organel kecil yang terikat membran yang biasanya sekitar 1 – 10 mikron panjangnya. Mereka bisa berbentuk bundar atau berbentuk batang. Mitokondria dikelilingi oleh dua membran yang memisahkannya dari sitosol dan komponen sel lainnya. Membran yaitu lapisan ganda lipid dengan protein yang tertanam di dalam lapisan. Membran bab dalam dilipat yang membentuk krista; ini meningkatkan luas permukaan membran dan memaksimalkan keluaran respirasi seluler. Wilayah antara dua membran yaitu ruang intermembran. Di dalam membran bab dalam yaitu matriks mitokondria, dan di dalam matriks ada ribosom, enzim lain, dan DNA mitokondria. Mitokondria bisa mereproduksi dan mensintesis protein secara mandiri. Ini berisi enzim yang dibutuhkan untuk transkripsi, serta transfer RNA dan ribosom yang dibutuhkan untuk terjemahan dan pembentukan protein.
DNA mitokondria
DNA mitokondria (mtDNA) yaitu molekul DNA sirkuler ganda untai kecil yang mengkodekan sejumlah protein dan RNA yang terlibat terutama dalam respirasi sel dan reproduksi sel. Pada beberapa protista dan jamur, mtDNA bisa linier. DNA mitokondria terkonservasi dengan baik dalam taksa. Sebagai contoh, banyak burung atau mamalia mempunyai urutan gen yang sama. DNA mitokondria binatang mengkode dua RNA ribosom, 22 RNA transfer, dan 13 gen pengkode protein (subunit NADH, ATPase, dan sitokrom). Ini juga terdiri dari tempat kontrol non-coding, atau D-loop, yang terlibat dalam regulasi replikasi DNA.
Tidak menyerupai DNA nukleus, yang diturunkan dari kedua orang tua, DNA mitokondria umumnya diturunkan secara uniparental (dengan beberapa pengecualian). Pada binatang mtDNA diturunkan secara maternal melalui sel telur, kecuali pada moluska bivalvia di mana pewarisan biparental ditemukan. Pada tanaman, mtDNA sanggup diturunkan secara maternal, paternally, atau biparentally. Ada juga bukti kebocoran ayah mtDNA, di mana keturunan mewarisi sebagian besar mtDNA mereka dari ibu mereka, tetapi juga mendapatkan sejumlah kecil dari ayah mereka.
Mutasi pada DNA mitokondria sanggup mengakibatkan sejumlah penyakit genetik manusia, terutama yang melibatkan konsumsi energi dalam sistem otot dan saraf. Contohnya termasuk diabetes, penyakit jantung, epilepsi mioklonik, sindrom neuromuskuler Kearns-Sayre, dan Alzheimer. Ini juga terlibat dalam penyakit degeneratif dan penuaan.
Dibandingkan dengan gen instruksi nukleus, DNA mitokondria binatang berevolusi sekitar 10 kali lebih cepat, memungkinkan perubahan terlihat dalam kerangka waktu yang relatif singkat. Ini juga bermutasi dalam cara yang relatif menyerupai jam (dengan beberapa pengecualian). Untuk alasan ini DNA mitokondria umumnya dipakai untuk mempelajari kekerabatan evolusi dan genetika populasi pada hewan; itu yaitu kekuatan pendorong di belakang hipotesis perihal evolusi manusia, serta kekerabatan evolusi antara insan dan kera. mtDNA tumbuhan berkembang cukup lambat, dan kurang umum dipakai dalam studi evolusi.
Fungsi Mitokondria
Mitokondria terlibat dalam memecah gula dan lemak menjadi energi melalui respirasi aerobik (respirasi sel). Proses metabolisme ini membuat ATP, sumber energi sel, melalui serangkaian langkah yang membutuhkan oksigen. Respirasi seluler melibatkan tiga tahap utama.
Glikolisis
Glikolisis terjadi dalam sitosol, membelah glukosa menjadi dua gula yang lebih kecil yang kemudian dioksidasi untuk membentuk piruvat. Glikolisis sanggup berupa anaerob atau aerob, dan alasannya yaitu itu secara teknis bukan bab dari respirasi seluler, meskipun sering dimasukkan. Ini menghasilkan sejumlah kecil ATP.
Selama glikolisis, molekul glukosa awal difosforilasi (menggunakan satu molekul ATP), membentuk glukosa-6-fosfat, yang kemudian disusun kembali menjadi isomer fruktosa-6-fosfatnya. Molekul itu lagi terfosforilasi (menggunakan molekul ATP kedua), kali ini membentuk fruktosa-1,6-bifosfat. Fruktosa-1,6-bifosfat kemudian dipecah menjadi dua gula 3-karbon yang dikonversi menjadi molekul piruvat melalui reaksi redoks, yang menghasilkan dua molekul NADH, dan fosforilasi tingkat-substrat, yang melepaskan empat molekul ATP. Glikolisis menghasilkan dua molekul ATP bersih.
Siklus Asam Sitrat
Di hadapan oksigen, molekul piruvat yang diproduksi dalam glikolisis memasuki mitokondria. Siklus asam sitrat, atau siklus Krebs, terjadi dalam matriks mitokondria. Proses ini memecah piruvat menjadi karbon dioksida dalam reaksi oksidasi. Siklus asam sitrat menghasilkan pembentukan NADH (dari NAD +) yang mengangkut elektron ke tahap simpulan respirasi seluler. Siklus asam sitrat menghasilkan dua molekul ATP.
Piruvat memasuki mitokondria dan diubah menjadi asetil koenzim A. Konversi ini dikatalisis oleh enzim, menghasilkan NADH, dan melepaskan CO2. Kelompok asetil kemudian memasuki siklus asam sitrat, serangkaian delapan langkah yang dikatalisis oleh enzim yang dimulai dengan sitrat dan berakhir pada oksaloasetat. Penambahan gugus asetil ke dalam bentuk oksaloasetat sitrat dan siklus berulang. Pemecahan sitrat menjadi oksaloasetat melepaskan lebih lanjut dua molekul CO2 dan satu molekul ATP (melalui fosforilasi tingkat-substrat). Mayoritas energi ada di dalam koenzim tereduksi NADH dan FADH2. Molekul-molekul ini kemudian diangkut ke rantai transpor elektron.
Fosforilasi oksidatif
Fosforilasi oksidatif terdiri dari dua bagian: rantai transpor elektron dan kemiosmosis. Tahap simpulan inilah yang menghasilkan sebagian besar ATP dalam proses respirasi. Rantai transpor elektron memakai elektron yang dibawa maju dari dua langkah sebelumnya (seperti NADH dan FADH2) untuk membentuk molekul air melalui kombinasi dengan oksigen dan ion hidrogen. Fosforilasi oksidatif terjadi di membran dalam mitokondria.
Rantai transpor elektron terdiri dari lima kompleks multi-protein (I sampai IV) yang diulang ratusan sampai ribuan kali dalam krista membran bab dalam. Kompleks terdiri dari pembawa elektron yang mengangkut elektron yang dilepaskan dari NADH dan FADH2 melalui serangkaian reaksi redoks. Banyak protein yang ditemukan dalam rantai transpor elektron yaitu sitokrom, protein yang dikodekan sebagian oleh DNA mitokondria. Ketika elektron bergerak di sepanjang rantai mereka dilewatkan ke molekul yang semakin elektronegatif. Langkah terakhir yaitu transfer elektron ke atom oksigen yang bergabung dengan dua ion hidrogen untuk membentuk molekul air. Rantai transpor elektron itu sendiri tidak menghasilkan ATP.
ATP diproduksi melalui kemiosmosis, suatu proses yang juga terjadi pada membran dalam mitokondria. Kemiosmosis melibatkan protein ATP sintase transmembran yang menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat anorganik. ATP sintase memakai gradien konsentrasi ion hidrogen untuk mendorong pembentukan ATP. Ketika elektron bergerak melalui rantai transpor elektron, ion hidrogen didorong keluar ke ruang antarmembran, menghasilkan konsentrasi H + yang lebih tinggi di luar membran. Konsumsi H + melalui penggabungan ke dalam molekul air semakin meningkatkan gradien konsentrasi. Ion hidrogen kemudian mencoba masuk kembali ke matriks mitokondria untuk menyamakan konsentrasi; satu-satunya tempat mereka sanggup melewati membran yaitu melalui ATP synthase. Aliran H + melalui enzim menghasilkan perubahan konformasi yang menyediakan situs aktif katalitik untuk ADP dan fosfat anorganik. Ketika dua molekul ini berikatan dengan ATP sinthase, mereka terhubung dan dikatalisis untuk membentuk ATP.
Fosforilasi oksidatif menghasilkan antara 32 dan 34 molekul ATP dari setiap molekul glukosa awal, menyumbang 89% dari energi yang dihasilkan dalam respirasi seluler.
Sumber aciknadzirah.blogspot.com