Definisi dan Fungsi Mitokondria

Wawasan Edukasi - Mitokondria merupakan organel sel yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel pada makhluk hidup. Selain itu, mitokondria juga memiliki beberapa fungsi yang sangat penting bagi kehidupan selular lain yaitu, metabolisme asam lemak, homeostasis kalsium, transduksi sinyal selular, biosintesis pirimidina, dan penghasil energi yang berupa adenosina trifosfat pada lintasan katabolisme.

Di dalam mitokondria terdapat 2 lapisan membran yaitu lampisan membran luar dan lapisan membran dalam. Lapisan dalam membran dalam mitokondria terdapat lipatan yang juga disebut dengan critase atau krista. Selain itu, di dalam mitokondria juga terdapat sebuah ruangan yang disebut dengan istilah matrik dan di dalamnya terdapat beberapa mineral. Mitokondria banyak dijumpai pada sel yang terletak di jantung, hati, dan juga otot.

Antara membran luara dan dalam terdapat celah yang menyerupai ruangan yang disebut dengan istilah intermembran. Fungsi ruangan antar membran ini adalah untuk menyeleksi cairan yang masuk maupun keluar. Membran bagian luar tidak dapat dilalui oleh molekul kecil dan tidak dapat dilalui oleh protein dan molekul yang berukuran besar.

Matriks adalah ruang yang dibungkus oleh membran dalam. Dalam matriks tersebut terjadi beberapa proses metabolisme. Protein yang ikut dalam proses respirasi serta enzim pembuat ATP dibentuk di membran dalam. Membran dalam mempunyai permukaan yang luas. Membran dalam memiliki permukaan yang luas yang berfungsi untuk meningkatkan produktivitas respirasi selular. Bagian dalam matriks banyak mengandung ribosom, protein, RNA dan DNA. Oleh karena itu, mitokondria merupakan salah satu organel sel yang dapat mensintesis protein, selain inti sel atau nukleus dan Retikulum endoplasma.

Perlu diketahui bahwasannya DNA mitokondria berbeda dengan DNA yang terdapat dalam inti sel (nukleus). DNA yang terdapat dalam inti sel hanya berjumlah 2 kopi dalam tiap sel dan sedangkan DNA mitokondria berjumlah lebih dari 1000 kopi dalam tiap sel. Dalam segi bentuk, DNA mitokondria berbentuk lingkaran sedangkan DNA dalam inti sel berbentuk linear. Perbedaan antara DNA mitokondria dan DNA nukleus terdapat pada bagian hereditasnya. DNA mitokondria hanya diturunkan dari ibu serta bersifat haploid /n sedangkan DNA nukleus merupakan pencampuran dari DNA kedua orang tua.

Selain itu, perbedaan antara DNA nukleus dan DNA mitokondria terdapat dalam jumlah genom keduanya. Genom DNA mitokondria lebih sedikit, hal ini dikarenakan secara garis besar hanya membawa gen yang berfungsi pada proses respirasi selular.

Terdapat sebuah hipotesis yang menyatakan bahwa mitokondria merupakan organel dari hasil evolusi sel α-proteobacteria prokariota yang ber-endosimbiosis dengan sel eukariota. Hipotesis tersebut didukung dengan beberapa fakta yang menyertainya, antara lain :
Adanya DNA yang terdapat di dalam mitokondria yang menunjukkan bahwa dahulu mitokondria adalah entitas yang terpisah dari sel inangnya
Adanya beberapa kemiripan antara mitokondria dan bakteri, baik dalam segi ukuran maupun cara reproduksi dengan cara membelah diri, juga struktur DNA yang berbentuk lingkaran.
Oleh sebab itu, mitokondria mempunyai sistem genetik sendiri yang berbeda dengan sistem genetik pada inti. Selain itu, ribosom dan rRNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki oleh bakteri dibandingkan dengan yang dikode oleh inti sel eukariota.

Secara garis besar, tahap respirasi yang terjadi pada tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang sering disebut sebagai daur atau siklus Krebs.

Struktur Mitokondria

Struktur Mitokondria
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang mempunyai aktivitas metabolisme yang tinggi serta memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, seperti sel otot jantung. Jumlah serta bentuk mitokondria dapat berbeda-beda pada setiap sel. Mitokondria memiliki bentuk elips dengan diameter 0,5 µm serta panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari 4 bagian utama, antara lain membran luar, membran dalam, ruang antar membran, serta matriks yang terletak pada bagian dalam membran.

Membran luar terdiri dari protein dan lipid yang memiliki rasio perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang dapat menyebabkan membran tersebut bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang memiliki ukuran 6000 Dalton. Oleh karena itu membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid serta enzim yang mampu berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan asetil-KoA.

Membran dalam kurang permeabel dibandingkan dengan membran luar yang terdiri dari 20% lipid serta 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama dalam proses pembentukan ATP. Luas permukaan dapat meningkat dengan sangat tinggi yang diakibatkan dengan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks yang disebut krista. Stuktur krista tersebut dapat meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga dapat meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam memiliki kandungan protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berguna dalam membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang terdapat di antara membran luar serta membran dalam merupakan tempat dalam berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi β-oksidasi asam lemak, dan reaksi oksidasi asam amino. Di dalam matriks mitokondria terdapat materi genetik, yang disebut dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ADP, ATP, fosfat inorganik dan ion-ion seperti magnesium, kalsium, serta kalium.

Fungsi Mitokondria

Fungsi mitokondria yang utama adalah sebagai pabrik energi sel yang mampu untuk dapat menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat dapat berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor serta dioksidasi oleh O2 dan menjadi CO2 serta air. Energi yang dapat dihasilkan sangatlah efisien yaitu sekitar 30 molekul ATP yang diproduksi untuk setiap molekul-molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam glikolisis hanya mampu untuk dihasilkan 2 molekul ATP. Fungsi mitokondria dapat mengatur dalam aktivitas metabolisme sel.

Proses pembentukan energi atau dapat disebut juga dengan fosforilasi oksidatif terdiri atas 5 tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan berbagai kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam. Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan melalui bantuan 4 kompleks enzim dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase serta Adenine Nucleotide Translocator (ANT).

Fungsi mitokondria sangat bervariasi tergantung dengan jenis sel di mana mereka berada.

1. Mitokondria memiliki fungsi yang sangat penting yaitu untuk menghasilkan energi. Makanan yang kita konsumsi akan dipecah dalam bentuk molekul yang sederhana seperti karbohidrat, lemak, dan sebagainya. Hal tersebut akan dikirim ke mitokondria di mana mereka akan memproses menjadi lebih lanjut untuk dapat menghasilkan molekul bermuatan yang akan bergabung dengan oksigen serta akan menghasilkan molekul ATP. Seluruh proses tersebut dikenal dengan fosforilasi oksidatif.
2. Mitokondria memiliki peran yang sangat penting dalam menjaga konsentrasi ion kalsium yang tepat dan cukup dalam berbagai kompartemen sel. Mitokondria dapat membantu sel-sel untuk mencapai tujuan tersebut dengan melayani sebagai sebuah tangki penyimpanan yang dapat menyimpan ion kalsium.
3. Mitokondria juga berperan dalam membangun bagian-bagian tertentu dari darah serta hormon seperti testosteron dan estrogen.
4. Mitokondria yang terdapat dalam sel-sel hati mempunyai enzim yang dapat mendetoksifikasi amonia.
5. Mitokondria berperan dalam proses kematian sel terprogram, yaitu sel yang tidak diinginkan serta jumlah yang terlalu banyak sehingga akan dipangkas selama perkembangan organisme. Proses tersebut disebut apoptosis. Kematian sel yang abnormal dikarenakan disfungsi mitokondria akan berdampak dalam mempengaruhi fungsi organ.

Baca juga: Definisi dan Fungsi Ribosom