Mengapa jumlah mitokondria pada sel otot lebih banyak daripada sel lainnya
|
Mitokondria adalah organel penting penyusun tubuh. Organel ini biasanya ditemukan pada sel eukariotik. Organel penting ini akan membantu menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk reaksi biokimia sel. Show Energi yang dihasilkan oleh mitokondria nantinya disimpan dalam molekul kecil yang dikenal dengan nama ATP atau adenosin triphosphate. Proses menghasilkan energi ini disebut sebagai respirasi aerobik. Respirasi ini terjadi dengan bantuan oksigen untuk menghasilkan energi. Jumlah mitokondria akan berbeda tegantung dari kebutuhan energi dalam metabolisme sel tersebut. Jumlah mitokondria banyak ditemukan pada sel otot, hati, otak, dan ginjal. Ciri-ciri MitokondriaOrganel sel ini memiliki beberapa ciri yang membedakannya dengan organel lain. Berikut uraiannya.
Baca JugaStruktur mitokondria diketahui berkaitan erat dengan fungsi organel tersebut. Mitokondria memiliki dua membran yang dipisahkan oleh ruang antar membran yang sempit. Menurut penjelasan di buku “Dasar-dasar Patobiologi Molekuler I”, organel ini memiliki membran luar yang halus dan membran dalam berlekuk-lekuk. Di setiap lekukan dipisahkan oleh ruang antar membran. Lekukan membran dalam tersebut bernama kristae. Bagian lekukan ini terususn atas lipid dan protein. Molekul lipid yang ada dalam kriste meliputi fosfatidil inositol dan fosfatidil kolin. Sementara itu, protein dalam mitokondria terdiri atas seluruh enzim yang berguna dalam rantai transport elektron seperti ATP synthetase dan enzim untuk membentuk protein. Proses pembentukan protein tersebut ada dalam kristae. Mitokondria juga memiliki matriks yang letaknya ada dibagian dalam membran dalam. Fungsi Mitokondria Pada Sel ManusiaMitokondria menjadi organ penting yang menunjang keberlangsungan hidup manusia. Mengutip dari sehatq.com, berikut ini beberapa fungsi dari organel ini. 1. Menghasilkan EnergiFungsi mitokondria yang pertama yaitu menghasilkan energi yang dibutuhkan tubuh. Organel ini mampu mengubah energi kimia dari makanan menjadi bentuk energi lain sehingga mudah digunakan oleh sel. Proses tersebut dikenal dengan nama fosforilasi oksidatif. Proses ini nantinya akan menghasilkan ATP yang berguna untuk proses metabolisme. ATP tersebut akan dihasilkan dalam siklus krebs. Sebelum menghasilkan ATP, siklus krebs akan terlebih dahulu menghasilkan zat kimiawi bernama NADPH. Zat ini yang kemudian digunakan oleh enzim dalam membran sel untuk memproduksi ATP. Baca JugaSalah satu proses penting dalam keberlangsungan hidup manusia yaitu kematian sel atau apoptosis. Sel tubuh yang sudah tua atau rusak akan dihancurkan kemudian dibuang dari tubuh. Dalam proses ini, fungsi mitokondria sangat berperan penting. Organel ini yang nantinya akan menentukan dan mengatur sel tubuh yang harus dihancurkan. Mitokondria nantinya akan mengatur kematian sel dengan menghasilkan sitokom C. Zat tersebut kemudian akan mengaktifkan caspase yaitu enzim yang berperan untuk menghancurkan sel dalam proses apoptosis. Proses tersebut penting untuk dilakukan sebab berguna untuk menyeimbangkan jumlah sel normal dalam jaringan tubuh. Dengan demikian, tubuh tetap bisa berfungsi normal. 3. Menyimpan Mineral KalsiumKalsium adalah salah satu unsur penting dalam proses selular tubuh. Pelepasan kalsium dalam sel akan memicu sel saraf atau endokrin untuk menghasilkan neurotransmiter. Kalisum tersebut juga berperan dalam pembekuan darah, pembuahan, pembentukan sel tulang, dan menunjang fungsi otot. Mitokondria nantinya akan membantu menyerap ion kalsium dan menyimpannya sampai mineral tersebut dibutuhkan dalam proses selular. Dengan demikian, penggunaan kalsium akan lebih optimal. Baca JugaFungsi mitokondria lainnya yaitu menghasilkan panas tubuh dengan menggunakan jaringan lemak yang dikenal dengan nama lemak cokelat. Jaringan lemak ini banyak terdapat di tubuh bayi. Sebab bayi masih sangat rentan terhadap suhu dingin. Jumlah lemak cokelat ini akan berkurang seiring bertambahnya usia. Ketika kita kedinginan, mitokondria akan menghasilkan panas tubuh dari jaringan lemak tersebut sehingga badan tidak menggigil. Organel ini juga akan mengeluarkan proton untuk menghasilkan panas tubuh. Fungsi Mitokondria Pada Sel TumbuhanTak hanya di dalam tubuh manusia, mitokondria juga ditemukan pada tumbuhan. Fungsi mitokondria pada sel tumbuhan juga sangat beragam. Berikut penjelasannya. 1. Menghasilkan EnergiPara tumbuhan, mitokondria juga berperan sebagai tempat menghasilkan energi. Sel ini nantinya akan menghasilkan ATP. Proses metabolisme karbohidrat juga nantinya akan berakhir dalam organel ini. Baca JugaMitokondria juga menjadi tempat respirasi atau pernapasan sel. Hal ini merupakan proses kimiawi untuk melepaskan energi yang dimiliki. Penggunaan energi tersebut berguna untuk memecah glukosa melalui proses glikolisis, siklus krebs, dan transpor elektron. 3. Detoksifikasi AmoniaFungsi mitokondria bagi tumbuhan lainnya yaitu untuk membantu detoksifikasi amonia. Fungsi ini ditunjang oleh enzim yang ada dalam mitokondria. Struktur mitokondria terdiri dari : membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran, ribosom, krista, oksisom, inklusi, dan DNA mitokondria. Berikut penjelasannya dari masing-masing struktur mitokondria, yaitu : 1. Ribosom Organel sel yang dibangun dalam nucleolus berfungsi sebagai tempat sintesis protein dalam sitoplasma terdiri dari rRNA dan molekul protein, yang membentuk 2 subunit. 2. Membran Luar Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan Asetil KoA. 3. Membran Dalam Membran dalam merupakan bagian yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam. 4. Krista Pelipatan membran dalam mitokondria yang merupakan tempat rantai transpor elektron dan enzim-enzim yang mengkatalisis sintesis ATP. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Sepanjang krista terdapat protein sitokrom yang berperan sebagai oksidator dan reduktor berantai sehingga membebaskan energi secara gradual untuk membentuk ATP. 5. Ruang Antar Membran Ruang antar membran terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. 6. Matriks Matriks mitokondria berisi cairan seperti gel yang diliputi selaput dalam mengandung sejumlah enzim siklus krebs, garam dan air. Di dalam matriks juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium. 7. DNA 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. Mitokondria (bahasa Inggris: mitochondrion, jamak: mitochondria) adalah organel dengan membran ganda yang ditemukan pada sebagian besar organisme eukariotik. Mitokondria menghasilkan sebagian besar suplai adenosina trifosfat (ATP) pada sel, yang digunakan sebagai sumber energi kimia.[1] Oleh karena itu, mitokondria disebut sebagai "pembangkit tenaga" pada sel.[2] Komponen sel hewan pada umumnya:
Jumlah mitokondria dalam sel sangat bervariasi menurut organisme, jaringan, dan jenis sel. Sel darah merah tidak memiliki mitokondria, sedangkan sel hati bisa memiliki lebih dari 2.000 mitokondria.[3][4] Mitokondria terdiri dari kompartemen-kompartemen yang masing-masing menjalankan fungsi khusus. Kompartemen atau area ini meliputi membran luar, ruang antarmembran, membran dalam, krista, dan matriks. Mitokondria umumnya berukuran antara 0,75 hingga 3 μm² tetapi sangat bervariasi dalam ukuran dan strukturnya.[5] Mereka tidak dapat dilihat mata kecuali diberi warna secara khusus. Selain memasok energi sel, mitokondria terlibat dalam tugas-tugas lain, seperti persinyalan sel, diferensiasi sel, dan kematian sel, serta menjaga pengaturan siklus sel dan reproduksi sel.[6] Biogenesis mitokondrial (proses ketika mitokondria menambah massanya) pada gilirannya terkoordinasi secara temporer dengan proses-proses seluler ini.[7][8] Mitokondria juga dikaitkan dengan beberapa penyakit dan kondisi, seperti gangguan mitokondria,[9] disfungsi kardiak,[10] gagal jantung,[11] dan autisme.[12] Beberapa sel organisme multiseluler tak memiliki mitokondria, misalnya sel darah merah mamalia yang telah matang. Sejumlah organisme bersel tunggal, seperti mikrosporidia, parabasalid, dan diplomonad, telah mereduksi atau mengubah mitokondria mereka menjadi struktur lain.[13] Hingga saat ini, hanya satu eukariota, Monocercomonoides, yang diketahui tidak memiliki mitokondria sama sekali,[14] dan satu organisme multiseluler, Henneguya zschokkei, diketahui memiliki organel-terkait-mitokondria dan tidak memiliki genom mitokondria.[14][15][16] Meskipun sebagian besar DNA sel berada di dalam inti sel, mitokondria memiliki genom atau DNA-nya sendiri ("mitogenom") yang secara substansial mirip dengan genom bakteri.[17] Protein mitokondria (protein yang ditranskripsi dari DNA mitokondria) bervariasi tergantung tipe jaringan dan spesiesnya. Pada manusia, ada 615 jenis protein yang telah diidentifikasi dari mitokondria jantung,[18] sedangkan pada tikus, 940 protein telah dilaporkan.[19] Proteom mitokondria (seluruh rangkaian protein yang dapat diekspresikan oleh mitokondria pada waktu tertentu) diperkirakan diatur secara dinamis.[20]
Struktur dari mitokondria Sebuah mitokondria memiliki membran ganda; membran dalamnya berlipat-lipat sehingga memperluas permukaannya. Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran. Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan asetil-KoA. Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista.[21] Struktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam. Ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitokondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat anorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium, dan kalium. Peran utama mitokondria adalah sebagai pabrik (yang memproduksi) 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 untuk setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis hanya dihasilkan 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 I (NADH dehidrogenase), kompleks II (suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q – sitokrom C reduktase), kompleks IV (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan Adenine Nucleotide Translocator (ANT).[22] Mitokondria dapat melakukan replikasi secara mandiri seperti sel bakteri. Replikasi terjadi apabila mitokondria ini menjadi terlalu besar sehingga melakukan pemecahan. Sebelum mitokondria bereplikasi, terjadi proses replikasi DNA mitokondria terlebih dahulu. Proses ini dimulai dari pembelahan pada bagian dalam yang kemudian diikuti pembelahan pada bagian luar. Proses ini melibatkan pengerutan bagian dalam dan kemudian bagian luar membran seperti ada yang menjepit mitokondria. Kemudian akan terjadi pemisahan dua bagian mitokondria.[23] Mitokondria memiliki DNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA (Ing. mitochondrial DNA). MtDNA berpilin ganda, sirkuler, dan tidak terlindungi membran (prokariotik). Karena memiliki ciri seperti DNA bakteri, berkembang teori yang cukup luas dianut, yang menyatakan bahwa mitokondria dulunya merupakan makhluk hidup independen yang kemudian bersimbiosis dengan organisme eukariotik. Teori ini dikenal dengan teori endosimbion. Pada makhluk tingkat tinggi, DNA mitokondria yang diturunkan kepada anaknya hanya berasal dari betinanya saja (mitokondria sel telur). Mitokondria jantan tidak ikut masuk ke dalam sel telur karena letaknya yang berada di ekor sperma. Ekor sperma tidak ikut masuk ke dalam sel telur sehingga DNA mitokondria jantan tidak diturunkan.
|
