Rabu, 29 Mei 2013

Makalah Mitokondria

BAB I
PENDAHULUAN
A.     Latar Belakang
Tiap organisme atau makhluk hidup memiliki ukuran yang berbeda-beda. Semakin besar ukuran organism itu, maka sel penyusunnya semakin banyak. Tubuh kita tersusun atas bermilyar-milyar sel. Sel didefinisikan sebagai unit structural dan fungsional terkecil yang menyusun makhluk hidup. Dalam menjalankan fungsinya, sel dilengkapi dengan bagian-bagian sel yang disebut dengan organel. Salah satu organel yang penting dalam sel adalah mitokondria.
Mitkondria adalah organel yang berperan sebagai pabrik energi yang menghasilkan energi bagi sel dalam bentuk ATP. Mitkondria memiliki struktur yang kecil, dan tersusun atas empat bagian. Komposisi utama dari mitokondria sendiri adalah protein. Di dalam mitokondria, untuk membentuk energi, terjadi proses yang disebut respirasi seluler. Respirasi seluler ini terbagi menjadi empat, yaitu glikolisis, fermentasi, dekarboksilasi oksidatif piruvat, dan siklus krebs atau dikenal  pula sebagai siklus asam sitrat. Untuk lebih mengenal dan lebih memahami mengenai mitokondria, akan dibahas di dalam makalah ini.

B.     Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari makalah yang dibuat, yaitu:
1.    Bagaimanakah struktur dari mitokondria?
2.    Apa komposisi kimia dari mitokondria?
3.    Apa fungsi dari mitokondria?
4.    Bagaimanakah proses yang terjadi dalam mitokondria?

C.    Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah, yaitu untuk mengetahui dan memahai tentang mitokondria baik struktur, komposisi kimia, fungsi, dan proses yang terjadi pada mitokondria.












BAB II
PEMBAHASAN
A.     Struktur Mitokondria
Mitokondria berasal dari kata Yunani Kuno yang bearti benang, dan chondrion yang berarti seperti granul (butir-butiran), sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian butir-butir yang seperti benang. Mitokondria adalah organel sel eukariot yang berfungsi sebagai organ resirasi pembangkit energi dengan menghasilkan adenosine triphospat (ATP). Jumlah mitokondria tiap sel tergantung jenis sel dan orgnisme. Mitokondria ditemukan dalam jumlah banyak pada sel yang aktivitas metaboismenya tinggi yaitu sel-sel kntraktil seperti sperma pada bagian ekornya, sel otot jantung, dan sel yang aktif membelah seperti epithelium, akar rambut, dan epidermis kulit.
Mitokondria hati secara umum agak memanjang dengan diameter kira-kira 0,5-1,0 µm dan panjang kira-kira 3 µm. umumnya panjang mitokondria dapat mencapai 7 µm. mitokondria merupakan organel ang berupa kantung yang diseliputi oleh dua membrane yaitu membran dalam dan membran luar, sehingga mitokondria memiliki dua kompartemen, yaitu ruang antar membran (intermembran space) dan matriks (matrix) mitokondria yang diselimuti langsung oleh membrane dalam.
Membran dalam tidak berhubungan dengan membran luar. Membran dalam membagi organel menjadi dua bagian yaitu matriks dan ruang antar membran. Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin. Porin membentuk saluran yang berukuran relative lebih besar di lapisan ganda lipid membrane luar; sehingga membrane luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan ion maupun moekul berukuran 5 kDa atau kurang, termasuk protein berukuran kecil. Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria yaitu terlihat dalam siklus asam trikarboksilat, oksidasi lemak dan pembentukan energi. Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini. Membran dalam dari selimut mitokondria sangat berbelit-belit meruak ke bagian dalam matriks dengan pola seperti tabung atau dengan polar lir lembaran di berbagai tempat, yang disebut krista. Ruang antar membran adalah ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria. Ruang ini mengandung sekitar 6% dari total protein mitokondria dan berbagai enzim yang bekerja menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk memfosforilasi nukleotida. Sebagian besar (sekitar 67%) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks. Enzim-enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat, asam lemak dan untuk menjalankan siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks.
B.     Komposisi Kimia Mitokondria
Pada mitokondria utuh, air merupakan komponen utama yang dominan dan ditemukan di seluruh mitokondria kecuali dalam lapisan bilayer lipida. Air selain berperan dalam reaksi-reaksi kimia, juga berperan sebagai medium fisik dimana metabolit dapat berdifusi diantara system-sistem enzim.
Komponen utama mitokondria adalah protein. Persentase protein yang ebenarnya berkaitan dengan jumlah membran dalam yang ada. Membran dalam terdiri atas protein, baik protein enzimatik maupun protein struktural. Protein mitokondria dapat dikelompokkan menjadi dua bentuk, yaitu bentuk terlarut dan bentuk tidak terlarut. Protein terlarut terutama terdiri atas enzim-enzim matriks dan protein perifer membrane atau protein intrinsic membrane tertentu. Protein tidak terlarut biasanya menjadi bagian integral membran. Beberapa dari protein ini merupakan protein struktutal serta beberapa protein enzim.
Komposisi lipida mitokondria tergantung dan sumber mitokondrianya. Namun demikian, fosfolipida merupakan bentuk yang dominan. Umumnya fosfolipida terdiri dari ¾ dari total lipida. Fosfatidilamin dan fosfatidiletanolamin umumnya merupakan fosfatidil dalam jumlah yang besar pada mitokondria. Namun demikian, ditemukan kadar kadiolipin dan kolesterol dengan konsentrasi yang rendah.

C.    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 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).

D.    Glikolisis
Glikolisis adalah suatu produksi asam piruvat dari glukosa. Enzim yang dibutuhkan untuk glikolisis terdapat di dalam sitosol. Dalam keadaan anaerobic mungkin difermentasi, membentuk suatu produk seperti asam laktat (misalnya dalam otot yang bekerja berlebihan menggunakan glikolisis untuk memenuhi kebutuhan energinya) atau etanol dan karbondioksida. Bila terdapat oksigen, asam piruvat masuk ke dalam mitokondria di mana asam tersebut dioksidasi oleh enzim-enzim dari siklus asam sitrat. Proses ini yang disebut respirasi sel.
Pembakaran glukosa memerlukan oksigen. Tetapi beberapa sel hidup di mana tidak terdapat oksigen. Semua sel mempunyai peralatan enzimatik untuk mengkatabolis glukosa tanpa bantuan oksigen. Perombakan anaerobik (tanpa udara dan tanpa oksigen) glukosa ini disebut glikolisis. Sel-sel yang hidup tanpa oksigen menggunakan glikolisis untuk mendapatkan energi yang diperlukan untuk hidupnya.

E.     Fermentasi
Pada peristiwa glikolisis, glukosa secara bertahap diubah menjadi asam piruvat. Asam piruvat selanjutnya dapat diubah menjadi sejumlah produk, tergantung pada kondisi metabolism sel secara umum. Misalnya asam piruvat diubah menjadi asetil koA untuk memasuki daur asam sitrat dalam kondisi aerob atau dikonversi menjadi etanol atau asam laktat dalam kondisi anaerb.


1.    Fermentasi Etanol
Fermentasi etanol dari asam piruvat berlangsung dalam keadaan anaerob. Proses ini dapat berlangsung pada ragi dan beberapa mikroorganisme lainnya. Reaksi ini dikatalisis oleh piruvat dekarboksilase. Proses fermentasi etanol berlangsung dua tahap, yaitu: tahap pertama dekarboksilasi piruvat menjadi asetaldehiha dan tahap kedua adalah reduksi asetaldehida menjadi etanol oleh NADH dengan bantuan enzim alkohol dehidrogenase.
2.    Fermentasi Asam Laktat
Laktat biasanya dibentuk dari piruvat pada berbagai mikroorganisme, tetapi juga dapat berlangsung pada organism tingkat tinggi seperti pada manusia bila jumlah oksigen terbatas seperti pada otot disaat berlari cepat. Reduksi piruvat oleh NADH membentuk laktat dikatalisis oleh laktat dehidrogenase.
Asam laktat dan asam piruvat, di dalam sel dapat digunakan sebagai prazat untuk sintesis glukosa. Peristiwa ini dinamakan glukoneogenesis. Asam laktat dan asam piruvat juga dapat digunakan sebata prazat untuk pembentukan polisakarida lain, misalnya glikogen atau pati. Peristiwa ini merupakan peristiwa anabolisme.


F.     Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
Asam piruvat sebagai senyawa produk akhir glikolisis akan mengalami reaksi dekarboksilasi oksidatif apabila cukup oksigen dan menghasilkan asetil-KoA. Proses ini berlangsung di dalam matriks mitokondria. Proses ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus asam trikarboksilat. Reaksi-reaksi dekarboksilasi oksidatif piruvat berlangsung dengan bantuan enzim kompleks, yaitu kompleks piruvat dehidrogenase. Kompleks enzim ini terdiri atas tiga macam enzim yang tersusun secara terpadu.

G.    Siklus Krebs
Proses ini menentukan dalam respirasi sel adalah oksidasi sempurna dari asam piruvat dengan jalan pemisahan bertahap dari semua atom hidrogen sehingga menghasilkan 3 molekul CO2, dan pemindahan elektron yang dipisahkan dari atom hidrogen pada oksigen molekul. Reaksi siklus asam sitrat juga dikenal sebagai siklus krebs atau siklus asam karboksilat, menyelesaikan oksidasi yang sempurna dan mempertahankan gugus asetil dari Asetil-KoA. Pada eukariotik, reaksi ini terjadi di dalam mitokondria.
Di dalam mitokondria, asam piruvat mengalami langkah oksidasi lebih lanjut. Seperti pada PGAL, hal ini dilaksanakan oleh NAD. Seperti sebelumnya, dua atom hidrogen dipisahkan dan hal ini mereduksi NAD+ menjadi NADH. Pada saaat yang sama sbuah molekul CO2 dipisahkan. Fragmen yang terjadi mebgikat secara kovalen pada koenzim lain, koenzim A untuk membentuk suatu kompleks yang disebut Asetil-KoA. Sekarang Asetil-KoA memasuki suatu urutan daur reaksi kimia sampai oksidasi itu sempurna. Urutan reaksi ini disebut siklus krebs, nama ahli biokimia yang menemukan pertama kali atau siklus asam sitrat, karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil-KoA dengan asam aksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Dalam proses ini satu molekul KoA dibentuk kembali dan terpakai satu molekul air. Asam aksaloasetat adalah sebuah asam dengan empat karbon dengan dua gugus karboksil. Jadi asam sitrat mempunyai enam atom karbon dan tiga gugus karboksil.
Setelah dua langkah yang menghasilkan suatu isomer asam sitrat, terjadi oksidasi baru dengan perantara NAD. Proses ini berlangsung sekali lagi, dengan pemisahan satu molekul CO2. Persenyawaan yang dihasilkan dalam asam α-ketoglutarat. Kemudian zat ini mengalami oksidasi (NAD+ + 2H NADH + H+) dan dikarboksilasi (CO2). Langkah ini dibarengi dengan penyiapan molekul air. Jadi hasilnya mempunyai kandungan atom karbon dan atom oksigen yang berkurang satu. Zat ini adalah asam suksinat.
Perubahan asam α-ketoglutarat menjadi asam suksinat dibarengi dengan perubahan energi bebas sebanyak kurang lebih -8 kkal. Jumlah ini cukup untuk dimanfaatkan dalam proses pembentukan satu molekul ATP (ΔG = 7,3 kkal). Dan proses ini, meskipun tidak secara langsung, memang terjadi. Pertama-tama satu gugus fosfat dikaitkan pada nukleotida GDP (guanosina difosfat) dan mengubahnya menjadi GTP (guanosina trifosfat). Kemudian GTP memindahkan fosfat terminalnya yang tinggi energi itu pada ADP untuk membentuk ATP.
Proses itu adalah oksidasi dari asam suksinat menjadi asam fumarat. Sekali lagi dua atom hidrogen dipisahkan, tetapi zat yang mengoksidasi adalah suatu koenzim yang disebut flavin adenine dinukleotida atau FAD. FAD ini diredukasi menjadi FADH2.
Dengan penyisipan satu molekul air lagi, maka asam fumarat dirubah menjadi asam malat, satu proses oksidasi lain dari asam malat dengan perantara NAD menghasilkan asam oksaloasetat. Dengan regenerasi asam oksaloasetat tersebut maka molekul Asetil-KoA lain dapat masuk dalam silus ini, sehingga seluruh proses dapat berulang kembali.





BAB III
PENUTUP
A.     Kesimpulan
Dapat disimpulkan bahwa mitokondria merupakan salah satu organel sel, yang secara umum memiliki diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membrane luar, membrane dalam, ruang antar membrane, dan matriks yang terletak di bagian dalam membrane. Fungsi utama dari mitokondria adalah sebagai tempat respirasi sel untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Dalam mitokondria, terjadi proses yang disebut respirasi seluler yang terdiri atas glikolisis, fermentasi, dekarboksilasi oksidatif piruvat, dan siklus krebs.

B.     Saran
Dalam penerapannya, diharapkan kepada rekan mahasiswa untuk lebih mengenal dan memahami mitokondria seabagai penghasil energi sel.





DAFTAR PUSTAKA
Adnan. 2011. Biologi Sel (Struktur dan Fungsi Sel). Universitas Negeri Makassar: Makassar


Tidak ada komentar:

Posting Komentar