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
- Wikipedia. http://id.wikipedia.org. (diakses pada 14 Mei 2011).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar