Struktur dan Fungsi Mitokondria

Mitokondria adalah pembangkit listrik dari sel. Fungsi mitokondria adalah untuk menyediakan energi kimia yang diperlukan untuk melaksanakan berbagai kegiatan selular. Cacat pada struktur mitokondria atau dalam organisasi gen dalam mitokondria menyebabkan kesehatan yang buruk dan penyakit. Dan untuk lebih jelasnya silahkan simak uraian berikut ini yang berkaitan dengan struktur dan fungsi dari mitokondria tersebut!

Mitokondria merupakan organel yang terebar dalam sitosol organisme eukariot. Mitokondria terdapat pada seluruh sel eukariotik.Dalam sel biasanya terdapat banyak mitokondria.Namun, jumlah dan bentuk mitokondria berbeda untuk setiap sel.

Bentuk mitokondria bersifat plastis, atau mudah berubah-ubah,sehingga bentuknya cenderung beraneka macam.Ada yang berbentuk oval,bulat,silindris ada juga yang tidak beraturan.Walaupun demikian secara umum mitokondria berbentuk benang atau butiran.

Karena ukurannya yang sangat kecil,sebagian besar mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya.Mitokondria yang berbentuk oval memiliki panjang sampai 7µm dan berdiameter 0,5 sampai 1 µm.Dengan ukuran sekecil ini,mitokondria bisa dilihat melalui mikroskop elektron.Mitokondria baru dihasilkan dari perkembangan dan pembelahan dari mitokondria yang sudah ada sebelumnya.

Struktur Mitokondria

Ada empat bagian utama dalam struktur mitokondria.keempat bagian itu adalah membran luar,membran dalam, ruang antarmembran, yang terletak diantara membran luar dan membran dalam,serta matriks yang terdapat dibagian dalam membran.Keempat bagian tersebut mengandung bermacam enzim.

Membran luar tersusun dari lipid dan protein. Membran ini bersiftat permeabel akibat kandungan protein porin yang dimilikinya, sehingga molekul-molekul kecil dapat menembus membran ini. Enzim yang ada dalam membran luar ini terlibat dalam proses biosintesis lipid. Enzim lainnya juga berperan dalam proses pengangkutan lipid ke matriks.

Membran dalam sifatnya kurang permeabel jika dibandingkan dengan membran luar dan tersusun atas 80% protein dan 20% lipid. Protein yang terkandung dalam membran ini terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif. Selain itu, membran ini juga mengandung ATP sintase yang berperan dalam membentuk ATP pada matriks serta mengandung protein transpor yang berfungsi mengatur masuk dan keluarnya metabolit.

Membran dalam bentuknya berlipat-lipat dan masuk ke dalam matriks, sehingga mempunyai permukaan yang lebih luas. Lipatan-lipatan tersebut Krista. Bentuk krista sangat bervariasi, demikian juga jumlahnya.

Ruang antarmembran adalah tempat dimana terjadi reaksi-reaksi vital bagi sel. Sedangkan di dalam matriks terdapat materi genetik (DNA mitokondria), ADP, ATP, fosfat inorganik serta ion-ion magnesium, kalium, dan kalsium. Matriks mengandung enzim-enzim siklus Krebs, garam dan air, DNA sirkuler dan ribosom.

Berbeda dengan organel sel lainnya, mitokondria memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik pada inti sel. Mitokondria, merupakan rantai DNA yang terletak di bagian sel yang bernama mitokondria. DNA mitokondria memiliki ciri-ciri yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran, jumlah gen, dan bentuk. Di antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi, yaitu sekitar 10-17 kali DNA inti. Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel, sedangkan DNA inti hanya berjumlah dua kopi. DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited .

Besar genom pada DNA mitokondria relatif kecil apabila dibandingkan dengan genom DNA pada nukleus. Ukuran genom DNA mitokondria pada tiap tiap organisme sangatlah bervariasi. Pada manusia ukuran DNA mitokondria adalah 16,6 kb, sedangkan pada Drosophila melanogaster kurang lebih 18,4 kb. Pada khamir, ukuran genom relatif lebih besar yaitu 84 kb.

Fungsi Mitokondria

Peran utama mitokondria adalah sebagai pabrik energi sel yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2¬ menjadi CO2 dan air. Energi yang dihasilkan sangat efisien yaitu sekitar tiga puluh molekul ATP yang diproduksi setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis hanya didapatkan dua molekul ATP. Proses pembentukan energi atau dikenal sebagai fosforilasi oksidatif terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam mitokondria. Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat kompleks enzim, yang terdiri dari kompleks (NADH dehidrogenase), kompleks (suksinat dehidrogenase), kompleks (koenzim Q – sitokrom C reduktase), kompleks (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan Adenine Nucleotide Translocator (ANT)

Fungsi lain mitokondria yaitu mengambil energi dari zat-zat gizi dalam makanan dan mengubahnya menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan untuk menjalankan aktivitas sel. Sehingga mitokondria disebut juga dengan “organel energi”. Pada mitokondria terdapat lipatan-lipatan yang mengarah ke dalam  dan menonjol ke rongga dalam yang disebut krista.  Krista diisi oleh cairan yang berbentuk gel yang dinamakan matriks. Selain itu krista juga ditempeli oleh protein-protein transportasi elektron yang bertanggung jawab untuk mengubah sebagian besar energi yang terkandung dalam makanan menjadi bentuk yang dapat digunakan. Sedangkan cairan gel di dalam krista atau yang disebut matriks. Matriks merupakan cairan yang mengandung campuran pekat ratusan enzim berbeda yang memiliki fungsi untuk mempersiapkan molekul-molekul nutrien untuk pengambilan akhir energi yang dapat digunakan oleh protein-protein yang terdapat di krista.

Kesimpulan

Mitokondria merupakan organel yang tersebar dalam sitosol organisme eukariot. Mitokondria dalam sebuah sel memiliki jumlah yang bervariasi tergantung pada kebutuhan energi pada sel tersebut. Pada beberapa jenis sel, mitokondria memiliki susunan yang kompak yaitu pada bagian yang paling banyak membutuhkan energi. Membran luar tersusun dari lipid dan protein. Membran ini bersiftat permeabel akibat kandungan protein porin yang dimilikinya. secara umum mitokondria berbentuk benang atau butiran. Karena ukurannya yang sangat kecil,sebagian besar mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya. Mitokondria yang berbentuk oval memiliki panjang sampai 7µm dan berdiameter 0,5 sampai 1 µm. Dengan ukuran sekecil ini,mitokondria bisa dilihat melalui mikroskop electron.

Fungsi utama mitokondria adalah sebagai pabrik energi sel yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2¬ menjadi CO2 dan air. Fungsi lain mitokondria yaitu mengambil energi dari zat-zat gizi dalam makanan dan mengubahnya menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan untuk menjalankan aktivitas sel. Sehingga mitokondria disebut juga dengan “organel energi”.

Apa Fungsi dari Mitokondria dalam Memproduksi Energi bagi Sel?

Struktur mitokondria adalah unik karena terdiri dari kedua membran dalam dan luar tetapi membran batin secara kompleks dilipat dan invaginated menjadi struktur terkompresi disebut sebagai “krista”. Hal ini dalam matriks mitokondria dalam membran dalam mitokondria di mana respirasi aerobik termasuk Siklus Krebs dan glikolisis terjadi, akhirnya menimbulkan ATP.

Lipatan di krista yang dianggap signifikan, karena meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk proses ini sehingga permukaan yang ideal untuk pengangkutan elektron. Ini adalah melalui kombinasi dari sifat-sifat tertentu yang mitokondria mampu menghasilkan ATP dalam jumlah besar secara efisien. Ruang di dalam membran dalam ini memiliki bagian tersendiri dari fungsi yang berbeda dan penting.

Matriks mitokondria memegang banyak enzim dan hampir dua pertiga dari protein mitokondria. Protein ini adalah dalam bentuk materi genetik mitokondria, yang itu mensintesis dengan sendirinya. Membran ER mitokondria terkait memiliki banyak fungsi termasuk mentransfer fosfolipid melalui proses-baru ini ditemukan dan dikenal sebagai “penarikan”.

Mitokondria juga dapat memanfaatkan komponen lipid dalam pembuatan hormon darah dan penting seperti estrogen dan testosteron dan manipulasi kelas-kelas lain dari lipid seperti kolesterol.

Fungsi Lain Mitokandria

Fungsi lain dari mitokondria dalam fungsi metabolisme. Sedangkan fungsi utama mitokondria adalah konversi energi, mitokondria juga memainkan bagian dalam penyimpanan ion kalsium. Transduksi sinyal dalam sel diatur oleh kalsium bebas, konsentrasi yang dapat bervariasi sehingga mempengaruhi reaksi yang berbeda.

Mitokondria dapat serapan volume besar kalsium dan kemudian membebaskan mereka di kemudian hari membuat mereka apa yang dikenal sebagai “penyangga sitosol”.

Salah satu mekanisme transduksi sinyal sebenarnya terjadi ketika kalsium diasingkan di membran mitokondria bagian dalam menciptakan potensial membran, dan kemudian dilepaskan akhirnya mengaktifkan kaskade protein yang penting untuk proses seperti rilis neurotransmitter.

Mitokondria juga telah dikenal untuk fungsi dalam proses yang disebut “kematian sel”. Dalam kematian sel terprogram, semacam luka atau infeksi telah terjadi menyebabkan penurunan fungsi mitokondria. Ketika mitokondria terganggu, lebih banyak oksigen dari biasanya diperlukan untuk membuat jumlah yang sama ATP.

Apa Fungsi dari Mitokondria dalam Memproduksi Energi bagi Sel?
Apa Fungsi dari Mitokondria dalam Memproduksi Energi bagi Sel?

Ketika ini terjadi, mitokondria dapat menjadi uncoupled dan akhirnya menghasilkan spesies oksigen reaktif yang disebut radikal bebas. Jika radikal bebas yang dibuat lebih dari kemampuan mitokondria untuk melepaskan diri dari mereka, mereka membangun menyebabkan kerusakan permanen pada membran mitokondria dan materi genetik.

Kerusakan ini cukup berbahaya untuk menyebabkan mitokondria, yang sekarang dapat berfungsi dengan benar atau mereplikasi dirinya sendiri, menyebabkan sel untuk diri sendiri atau mengalami apoptosis. Dibiarkan, ini dipercepat sel mati dapat menyebabkan fungsi organ berkurang.

Persamaan antara Mitokondria dan Nukleus

Interaksi yang tepat antara nukleus dan mitokondria sangat penting untuk fungsi sel, menurut penelitian bila terjadi ketidaksesuaian antara keduanya dapat menyebabkan perkembangan dan kebugaran terganggu. Sama-sama memiliki saluran saluran protein yang memungkinkan untuk molekul bergerak keluar atau masuk. Dan untuk lebih jelasnya berkenaan dengan persamaan antara mitokondria dan nukleus, silahkan simak uraian berikut ini!

Mitokondria

Sebagian besar sel eukariota mengandung banyak mitokondria, yang menempati sampai 25 persen volume sitoplasma. Organel ini termasuk organel yang besar, secara umum hanya lebih kecil dari nukleus, vakuola, dan kloroplas. Nama mitokondria berasal dari penampakannya yang seperti benang (bahasa Yunani mitos, ‘benang’) di bawah mikroskop cahaya.

Organel ini memiliki dua macam membran, yaitu membran luar dan membran dalam, yang dipisahkan oleh ruang antarmembran. Luas permukaan membran dalam lebih besar daripada membran luar karena memiliki lipatan-lipatan, atau krista, yang menyembul ke dalam matriks, atau ruang dalam mitokondria.

Mitokondria adalah tempat berlangsungnya respirasi seluler, yaitu suatu proses kimiawi yang memberi energi pada sel. Karbohidrat dan lemak merupakan contoh molekul makanan berenergi tinggi yang dipecah menjadi air dan karbon dioksida oleh reaksi-reaksi di dalam mitokondria, dengan pelepasan energi.

Kebanyakan energi yang dilepas dalam proses itu ditangkap oleh molekul yang disebut ATP. Mitokondria-lah yang menghasilkan sebagian besar ATP sel. Energi kimiawi ATP nantinya dapat digunakan untuk menjalankan berbagai reaksi kimia dalam sel. Sebagian besar tahap pemecahan molekul makanan dan pembuatan ATP tersebut dilakukan oleh enzim-enzim yang terdapat di dalam krista dan matriks mitokondria.

Mitokondria memperbanyak diri secara independen dari keseluruhan bagian sel lain. Organel ini memiliki DNA sendiri yang menjandikan sejumlah protein mitokondria, yang dibuat pada ribosomnya sendiri yang serupa dengan ribosom prokariota.

Nukleus

Nukleus mengandung sebagian besar gen yang mengendalikan sel eukariota (sebagian lain gen terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Dengan diameter rata-rata 5 µm, organel ini umumnya adalah organel yang paling mencolok dalam sel eukariota. Kebanyakan sel memiliki satu nukleus, namun ada pula yang memiliki banyak nukleus, contohnya sel otot rangka, dan ada pula yang tidak memiliki nukleus, contohnya sel darah merah matang yang kehilangan nukleusnya saat berkembang.

Selubung nukleus melingkupi nukleus dan memisahkan isinya (yang disebut nukleoplasma) dari sitoplasma. Selubung ini terdiri dari dua membran yang masing-masing merupakan lapisan ganda lipid dengan protein terkait. Membran luar dan dalam selubung nukleus dipisahkan oleh ruangan sekitar 20–40 nm. Selubung nukleus memiliki sejumlah pori yang berdiameter sekitar 100 nm dan pada bibir setiap pori, kedua membran selubung nukleus menyatu.

Di dalam nukleus, DNA terorganisasi bersama dengan protein menjadi kromatin. Sewaktu sel siap untuk membelah, kromatin kusut yang berbentuk benang akan menggulung, menjadi cukup tebal untuk dibedakan melalui mikroskop sebagai struktur terpisah yang disebut kromosom.

Struktur yang menonjol di dalam nukleus sel yang sedang tidak membelah ialah nukleolus, yang merupakan tempat sejumlah komponen ribosom disintesis dan dirakit. Komponen-komponen ini kemudian dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma, tempat semuanya bergabung menjadi ribosom. Kadang-kadang terdapat lebih dari satu nukleolus, bergantung pada spesiesnya dan tahap reproduksi sel tersebut.

Nukleus mengedalikan sintesis protein di dalam sitoplasma dengan cara mengirim molekul pembawa pesan berupa RNA, yaitu mRNA, yang disintesis berdasarkan “pesan” gen pada DNA. RNA ini lalu dikeluarkan ke sitoplasma melalui pori nukleus dan melekat pada ribosom, tempat pesan genetik tersebut diterjemahkan menjadi urutan asam amino protein yang disintesis.

 Persamaan Mitokondria dan Nukleus

  • Keduanya sama memiliki dua membran yaitu membran dalam dan membran luar.
  • Sama-sama memiliki saluran saluran protein yang memungkinkan untuk molekul bergerak keluar atau masuk.
  • Keduanya inti dan mitokondria mengandung DNA yang mengkodekan untuk blok bangunan ribosom. Protein ribosom dan RNA ribosom dibuat oleh inti dan mitokondria.

Perbedaan antara Mitokondria dan Kloroplas

Kloroplas dan Mitokondria adalah organel yang yang ditemukan dalam sel-sel dari organisme hidup dan melakukan fungsi-fungsi vital untuk sel untuk hidup. Artikel ini akan membahas karakteristik organel yang ini serta perbedaan-perbedaan utama dan persamaan organel tersebut. Dan berikut ini merupakan beberapa perbedaan mitokondria dan kloroplas

1. Mitokondria terlibat dalam respirasi seluler sedangkan kloroplas terlibat dalam fotosintesis. Dengan demikian, reaksi kimia keseluruhan untuk proses yang terjadi di dalamnya berbeda dan terbalik.
2. Mitokondria ditemukan pada semua sel hewan dan tumbuhan. Sedanglam kloroplas hanya ditemukan pada tipe tertentu dari sel tumbuhan, seperti mesofil palisade dan sel-sel mesofil spons daun. Sel-sel ini adalah sel yang terlibat dalam melaksanakan fotosintesis. Jenis lain dari sel tumbuhan, seperti sel-sel akar tidak mengandung kloroplas.

3. Kloroplas mengandung pigmen seperti klorofil a, klorofil b dan karotenoid. Sementara mitokondria tidak mengandung pigmen tersebut.
4. ATP sintase di mitokondria dan kloroplas yang berorientasi berbeda. ATP sintase di mitokondria poin ke dalam matriks, dengan proton mengalir dari ruang antarmembran untuk matriks. Sedangkan dalam kloroplas ATP sintase poin menuju stroma, dan aliran proton dari ruang tilakoid ke stroma.

5. Jenis akseptor elektron ada dalam mitokondria dan kloroplas bervariasi. Sementara mitokondria berisi NAD dan FAD, sedangkan kloroplas mengandung NADP.
6. Sumber energi yang digunakan untuk mensintesis ATP di mitokondria dan kloroplas berbeda. Dalam mitokondria, energi ini berasal dari oksidasi glukosa, dan karenanya disebut fosforilasi oksidatif. Sedangkan dalam kloroplas, energi ini berasal dari cahaya, sehingga disebut fotofosforilasi.

7. Untuk berfungsi mitokondria tidak memerlukan cahaya atau kondisi gelap. Sedangkan Kloroplas perlu cahaya untuk berfungsi.
8. Dalam rantai transpor elektron: akseptor elektron terakhir dalam mitokondria adalah oksigen, sedangkan akseptor elektron terakhir dalam kloroplas adalah NADH.

9. Dalam mitokondria, sumber akar elektron umumnya glukosa (bisa substrat lain tergantung pada apa yang digunakan). Sedanglan dalam kloroplas sumber akar elektron adalah fotolisis air terjadi pada fotosistem II. Air (H2O) dipecah untuk melepaskan 2 proton, 2 elektron dan molekul oksigen.
10. Mitokondria memberikan karbon dioksida dari reaksi dekarboksilasi (penghilangan karbon) yang terjadi selama reaksi jaringan dan siklus Krebs tapi kloroplas memberikan oksigen karena fotolisis seperti dijelaskan di atas.

Perbedaan antara Mitokondria dan Plastida

Mitokondria adalah gudang dari sel dan pelepasan energi untuk berbagai kegiatan kimia yang diperlukan untuk kehidupan. Plastida dapat berupa kloroplas atau leukoplas. Kloroplas penting untuk fotosintesis pada tumbuhan. Leucoplasts sebagai penyimpan makanan seperti pati, minyak dan butiran protein. Mitokondria dan plastida memiliki DNA dan ribosom sendiri. Oleh karena itu mereka mampu membuat beberapa protein mereka sendiri. Namun pada halaman ini akan diulas pula tentang perbedaan keduanya.

Mitokondria

Mitokondria adalah salah satu bagian dari organel sel. Mitokondria dapat anda temukan pada sel hewan dan sel tumbuhan. Mitokondria sendiri berfungsi dalam respirasi sel yaitu menghasilkan energi.

Mitokondria memiliki dua lapisan membran atau salah satu organel sel yang bermembran rangkap. Permukaan membran luar mitokondria itu halus, sedangkan permukaan membran dalam mitokondria berlekuk-lekuk.

Lekukan lekukan pada mitokondria disebut sebagai krista. Pada bagian krista mitokondria terdapat enzim untuk fosfoforilasi oksidatif dan sistem transport elektron, sedangkan enzim dalam siklus krebs dan asam lemak terdapat dalam matriks mitokondria.

Dalam mitokondria terdapat dua membran, yaitu ruang intermembran dan matriks mitokondria, Mitokondria memiliki ruang diantara kedua membran yang disebut ruang intermembran. Ruangan ini sempit, dan selektif. Membran bagian luar tidak dapat dilalui molekul kecil dan tidak dapat dilalui protein dan molekul besar.

Fungsi Mitokondria

Satu satunya fungsi mitokondria dan yang paling utama adalah rmenghasilkan energi melalui proses respiras aerob atau oksidatif dalam bentuk ATP melalui proses siklus krebs atau siklus asam trikarboksilat, adapun fungsi mitokondria yang lain adalah mengatur aktivitas metabolisme sel.

Plastida

Plastida merupakan organel yang amat dinamis dan mampu membelah, tumbuh dan berdeferensiasi menjadi berbagai bentuk. Pada sel muda tumbuhan tinggi, plastida biasanya tak berwarna dan disebut leukoplas atau proplastida. Pada daun, plastida berwarna hijau dan disebut kroroplas, serta pada buah masak kadang-kadang kuning atau merah, disebut kromoplas.

Pada sel yang tidak menjadi hijau, seperti sel epidermis atau sel rambut tangkai sari (misalnya pada Rhoeo discolor), plastida tetap tak berwarna, disebut leukoplas (dalam arti sempit). Leukoplas juga terdapat pada jaringan yang tak terdedah pada cahaya. Pada jaringan semacam ini seperti pada umbi, leukoplas membentuk butir pati yang disebut amiloplas. Statolit adalah amiloplas khusus dalam tudung akar dan pada buku beberapa batang muda, serta terlibat dalam gaya berat. Leukoplas membentuk minyak atau lemak, dan disebut elaloplas, misalnya pada epidermis daun Vanilla.

Fungsi Plastida

Plastida berfungsi untuk fotosintesis, dan juga untuk sintesis asam lemak dan terpen yang diperlukan untuk pertumbuhan sel tumbuhan. Tergantung pada fungsi dan morfologinya, plastida biasanya diklasifikasikan menjadi kloroplas, leukoplas (termaduk amiloplas dan elaioplas), atau kromoplas. Plastid merupakan derivat dari proplastid, yang dibentuk pada bagian meristematik tumbuhan.

Perbedaan Mitokondria dan Plastida

  1. Plastida hanya terjadi pada sel tanaman dan ganggang, tetapi mitokondria ditemukan di semua sel eukariotik.
  2. Mitokondria lebih kecil dari kloroplas: Mitokondria memiliki ukuran panjang diameter 1μm sampai 5μm, sedangkan, kloroplas adalah 4-6 μm dalam diameter.
  3. Fungsi utama mitokondria adalah respirasi sel, tetapi plastida terlibat dalam banyak fungsi seperti produksi gula dan untuk sementara menyimpannya sebagai pati, penyimpanan pati dan lipid.
  4. Jumlah mitokondria per sel lebih besar daripada jumlah kloroplas. Jumlah mitokondria per sel biasanya 100-10,000, sedangkan kloroplas per sel tanaman sekitar 50.
  5. Keduanya dapat menghasilkan salinan mereka sendiri dengan divisi.