Mitokondria – Pengertian, dan Hubungan – Mitokondria pertama kali diamati dan diisolasi dari sel pada tahun 1850 oleh Kollicker melalui pengamatannya pada jaringan otot lurik serangga. Ia menemukan adanya granula-granula dengan struktur yang bebas dan tidak berhubungan secara langsung dengan struktur internal sel.
Pada tahun 1890, Altmann mengidentifikasi granula-granula tersebut dan Ia berikan nama bioblast. Istilah tersebut diganti dengan mitokondria (Yunani: mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti granula) sebab penampakan granula-granula tersebut menyerupai benang bila diamati dengan menggunakan mikroskop cahaya.
Pada tahun 1900, Michaelis menunjukkan bahwa di dalam mitokondria berlangsung reaksi-reaksi oksidatif.
Pada tahun 1911, Warburg menemukan bahwa mitokondria mengandung enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi-reaksi oksidatif sel.
Pada tahun 1911, Kingsbury mendukung bahwa mitokondria merupakan tempat spesifik untuk reaksi-reaksi oksidasi.
Pada tahun 1930, Sir Hans Krebs menjelaskan beberapa reaksi siklus asam trikarboksilat atau daur Krebs.
Dari tahun 1950, Lehninger, Green, Kennedy, dan Hogeboom dan lain-lain menunjukkan secara jelas reaksi-reaksi seperti oksidasi asam lemak, fosforilasi oksidatif serta sifat-sifat lain mitokondria (Sheeler dan Bianchii, 1983).
Pengertian Mitokondria
Mitokondria merupakan organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel pada makhluk hidup. Selain itu terdapat fungsi seluler lain seperti metabolisme asam lemak, biosintesispirimidina, homeostasis kalsium, transduksi sinyal seluler dan juga sebagai penghasil energi.
Memang dalam hal ini fungsi utama mitokondria ialah untuk respirasi sel. Selain itu terdapat fungsi mitokondria yang lainnya, baik bagi hewan, tumbuhan dan makhluk hidup lainnya. Mitokondria memiliki sistem genetik sendiri dibandingkan sistem genetik inti.
Struktur mitokondria memiliki dua lapisan membran yang terdiri dari lapisan membran luar dan lapisan membran dalam. Bagian-bagian pada mitokondria penting untuk melakukan cara kerja mitokondria itu sendiri. Sel-sel yang memiliki banyak mitokondria antara lain ada pada jantung, hati dan otot.
Bagian ribosom dan rRNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki bakteri dibandingkan dengan yang disandi oleh inti sel eukariota. Adapun tahap respirasi pada hewan dan tumbuhan juga melewati jalur yang sama yang dikenal sebagai siklus Krebs.
Fungsi Mitokondria
Lantas apa saja fungsi mitokondria pada sel tumbuhan, sel hewan dan makhluk hidup lainnya? Nah berikut ini ialah fungsi dan peran mitokondria diantaranya:
1. Tempat Berlangsungnya Respirasi Sel
Fungsi utama mitokondria ialah respirasi sel, respirasi sel ialah proses kimiawi untuk melepaskan energi yang tersimpan dalam glukosa. Energi yang digunakan untuk pemecahan glukosa disediakan oleh molekul-molekul ATP. Proses ini terdiri dari glikolisis, siklus krebs dan transpor elektron.
2. Menghasilkan Energi Dalam Bentuk ATP
Fungsi mitokondria ialah untuk menghasilkan energi, makanan yang dikonsumsi akan dipecah dalam bentuk molekul seperti karbohidrat atau lemak untuk kemudian dikirim ke mitokondria, nantinya akan dihasilkan molekul ATP melalui proses fosforilasi oksidatif.
3. Menjaga Konsentrasi Ion Kalsium
Mitokondria juga penting untuk menjaga konsentrasi ion kalsium yang tepat dan cukup dalam berbagai kompartemen sel. Mitokondria membantu sel-sel dengan melayani sebagai sebuah tangki penyimpanan yang dapat menyimpan ion kalsium.
4. Membangun Bagian-Bagian Dari Darah Dan Hormon
Mitokondria juga memiliki peran dan fungsi lainnya yakni dalam membangun bagian-bagian tertentu dari darah serta hormon. Contoh bagian-bagian yang dibangun mitokondria dari darah atau hormon misalnya yakni testosteron dan estrogen.
5. Mendetoksifikasi Amonia
Fungsi mitokondria juga penting untuk melakukan detoksifikasi amonia. Hal ini dilakukan karena adanya enzim yang terdapat pada mitokondria yang ada pada sel-sel hati. Enzim itulah yang kemudian melakukan tugasnya untuk detoksifikasi amonia.
6. Menjalankan Proses Apoptosis
Mitokondria juga berperan dalam proses kematian sel terprogram, maksudnya sel-sel yang tidak diinginkan yang jumlahnya terlalu banyak akan dipangkas selama perkembangan organisme, dimana proses ini dinamakan sebagai proses apoptosis.
7. Mengawasi Pertumbuhan Sel
Fungsi mitokondria penting dalam pertumbuhan sel, dalam kaitannya dengan sel, mitokondria berfungsi untuk mengawasi pertumbuhan dan perkembangan sel, selain itu mitokondria juga berperan dalam mengawasi diferensiasi sel.
Fungsi Mitokondria secara Umum
Fungsi mitokondria sangat bervariasi tergantung dengan jenis sel di mana mereka berada.
- 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.
- 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.
- Mitokondria juga berperan dalam membangun bagian-bagian tertentu dari darah serta hormon seperti testosteron dan estrogen.
- Mitokondria yang terdapat dalam sel-sel hati mempunyai enzim yang dapat mendetoksifikasi amonia.
- 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.
Struktur 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.
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 :
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.
Baca Juga Artikel Terkait Tentang Materi : Penjelasan Protein Serta Fungsi, Sumber Dan Akibat Kekurangannya Lengkap
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.
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.
Tidak seperti DNA nukleus yang berbentuk linear, mtDNa berbentuk lingkaran. Sebagian besar mtDNA membawa gene yang berfungsi dalam proses respirasi sel.
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 sistem-sistem enzim.
Komponen utama mitokondria adalah protein. Persentase protein yang sebenarnya berkaitan dengan jumlah membran dalam yang ada. Membran dalam terdiri atas protein, baik protein enzimatik maupun protein struktural.
Pada beberapa mitokondria, membran dalam mengandung kira-kira 60% dari total protein organel. Berdasarkan distribusi enzim di dalam mitokondria hati tikus, telah terbukti bahwa membrane dalam mengandung 21% dari total protein mitokondria dan membran luar 40%.
Menurut perhitungan ini, kurang lebih 67% protein terdapat pada matriks dan biasanya ditemukan dalam ruang intraseluler.
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 membran atau protein intrinsik membran tertentu.
Protein tidak terlarut biasanya menjadi bagian integral membran. Beberapa dari protein ini merupakan protein struktural serta beberapa protein enzim.
Komposisi lipida mitokondria tergantung dari 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 kardiolipin dan kolesterol dengan konsentrasi yang rendah.
Sejumlah molekul organik sederhana yang berbeda berasosiasi dengan membran mitokondria. Beberapa dari molekul ini adalah molekul redoks yang ikut serta dalam transpor elektron.
Ubiquinon (koenzim Q), flavin (FMN dan FAD), dan nukleotida piridin (NAD+) secara normal terikat membran, dan kadang-kadang berasosiasi pada hampir sebahagian besar membran dalam.
Sifat-Sifat Mitokondria
Mitokondria memiliki DNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA (mitochondrial DNA). MtDNA berpilin ganda, sirkular, 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.
MtDNA diwariskan secara maternal. Sel telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma, yaitu sekitar 100.000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA.
Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak ATP.
Pada saat terjadi pembuahan sel telur, bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur.
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria. Apalagi dalam proses pertumbuhan sel, jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang.
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100.000, maka sumbangan secara paternal hanya 0,01%. Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid.
DNA mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar 10-17 kali DNA inti (Wallace et al., 1997).
Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki mekanisme reparasi yang efisien (Bogenhagen, 1999), tidak memiliki protein histon, dan terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping (Richter, 1988).
Selain itu, DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan dalam replikasi DNA).
Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi. Replikasi mtDNA yang tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadi.
Salah satu bentuk keunikan lainnya dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam hal pengenalan kodon universal.
UGA tidak dibaca sebagai “berhenti” melainkan sebagai tryptofan, AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai “berhenti”, AUA dibaca sebagai methionin.
Proses yang Terjadi dalam Mitokondria
Respirasi sel Pada organism eukariotik adalah serangkaian proses pengubahn glukosa menjadi energy. Proses metabolisme yang terjadi antara lain glikolisis yang terjadi di sitosol, siklus krebs dan fosforilasi oksidatif yang terjadi pada mitokondria.
Selama glikolisis, molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul senyawa piruvat. Piruvat melinjtasi membrane ganda mitokondria untuk memasuki matriksnya, dimana siklus krebs memecahnya menjadi karbondioksida.
NADH mentransfer electron dari glikolisis dan siklus krebs kerantai transport electron, yang ada di membran Krista rantai transport electron ini mengubah energi kimiawi menjadui energy yang dapat digunakan untuk fosforilasi oksidatif, yang bertanggungjawab atas sebagian besar electron ATP yang dihasilkan oleh rspirasi seluler.
Sejumlah kecil ATP dibentuk langsung selama glikolisis dan siklus krebs oleh fosforilasi tingkat substrat. Pada hakikatnya ATP terbentuk dari ADP + Pi
1. Glikolisis
Glikolisis
Respirasi seluler merupakan rangkaian peristiwa yang berlangsung melalui pemecahan glukosa menjadi asam piruvat, perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA, daur krebs dan rantai pernapasan.
Baca Juga Artikel Terkait Tentang Materi : Glukosa – Pengertian, Rumus, Fungsi, Struktur dan Metabolisme
Walaupun glikolisis berlangsung di dalam sitoplasma, namun sebagai rangkaian dari proses respirasi seluler, maka pada uraian berikut ini juga akan dibahas mengenai glikolisis.
Glikolisis adalah proses penguraian molekul heksosa yang memiliki enam atom karbon dan berlangsung secara enzimatis untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat yang memilki tiga atom karbon.
Glikolisis merupakan jalur utama dari katabolisme glukosa yang berlangsung di dalam sitoplasma sel hewan, sel tumbuhan dan sel mikroba (Lehninger, 1994).
Glukosa dapat diperoleh melalui pemecahan polisakarida seperti pati dan glikogen melalui kerja enzim fosforilase. Disakarida seperti sukrosa dan maltosa dihidrolisis oleh sakarose menghasilkan monosakarida.
Pemecahan glukosa menjadi dua molekul piruvat berlangsung melalui 11 tahapan reaksi. Glikolisis dapat dibagi menjadi dua fase yaitu (i) fase persiapan, dan (ii) fase produksi energi dalam bentuk ATP.
Fase persiapan terdiri atas lima tahapan reaksi. Heksosa lain seperti D-fruktosa, D-Galaktosa, dan D-mannosa dapat masuk ke dalam fase persiapan glikolisis setelah mengalami fosforilasi. Fase produksi energi berlangsung melalui lima tahapan reaksi berikutnya. Dalam peristiwa ini dihasilkan 4 molekul ATP.
Pada tahap awal glikolisis, glukosa diubah menjadi fruktosa 1,6 bifosfat dengan memanfaatkan dua molekul ATP. Fruktosa 1,6 bifosfat dipecah menjadi 2 molekul senyawa 3 C yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida 3 fosfat yang keduanya merupakan isomer gliseraldehida 3 fosfat.
Selanjutnya mengalami reaksi dengan Pi kemudian diikuti dengan reaksi reduksi pembentukan NADP dari NAD dan terbentuk asam 1,3 difosfogliserat.
Selanjutnya mengalami perubahan melalui pembentukan senyawa-senyawa intermediate secara berturut-turut yaitu: Asam 3 fosfogliserat, asam 2 fosfogliserat, fosfoenol piruvat dan asam piruvat.
Pada perubahan asam 1,3 difosfogliserat menjadi 3 fosfogliserat dan dari fosfoenol piruvat menajdi asam piruvat dirangkaikan dengan pembentukan ATP dari ADP dan Pi yang dilepaskan. Seluruh reaksi perubahan glukosa sehingga terbentuk asam piruvat melibatkan berbagai enzim sesuai substrat yang bereaksi. Seluruh rangkaian respirasi menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 NADPH.
Selama berlangsungnya glikolisis , terdapat tiga jenis transformasi kimia yang berbeda, yaitu:
Pemecahan kerangka karbon glukosa menghasilkan asam piruvat.
Fosforilasi ADP menjadi ATP oleh senyawa fosfat berenergi tinggi yang dibentuk selama glikolisis.
Pemindahan atom hidrogen atau elektron.
Menurut Sheeler dan Bianchii (1983), ada empat ciri utama gliklisis, yaitu:
Gula pertama menglami dua kali fosforilasi. Pada gula seperti glukosa, fruktosa dan mannose membutuhkan dua molekul ATP per mol monosakarida. Sedangkan gula yang diturunkan dari glikogen atau pati, hanya membutuhkan satu mol ATP permol glukosa equivalen. Jadi fosfat anorganik dibutuhkan selama fosforilasi polisakarida.
Gula difosfat berkarbon enam dipecah oleh enzim aldolase menghasilkan gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat (DHAP) yang masing-masing beratom karbon tiga. Selanjut-nya DHAP diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat.
Oksidasi dan fosforilasi subtrat yang utama dikatalisis oleh enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase. 2 mol hidrogen dilepaskan per mol subtrat dan reduksi dua mol koenzim NAD+. Pada reaksi yang sama fosfat an organik digabungkan ke asam.
Tahap akhir glikolisis. Mlekul-molekul intermediate mengalami defosforilasi yang diikuti dengan pembentukan ATP.
Tahap-tahap reaksi kimia glikolisis secara kseluruhan ditunjukkan sebagai berikut:
Reaksi pemindahan fosfat. Enzim kinase memindahkan fosfat dari ATP suatu akseptor. Enzim heksokinase pada umumnya lebih spesifik untuk memindahkan fosfat ke glukosa.
Konversi aldosa ke ketosa. Reaksi ini dibantu oleh enzim fosfoheksosa isomerase.
Reaksi pemindahan fosfat. Reaksi ini dibantu oleh enzim fosfofruktokinase.
Pemecahan karbohidrat enam karbon menjadi 3 carbon. Reaksi ini dibantu oleh enzim aldolase.
Perubahan DHAP menjadi PGAL dengan bantuan enzim triosa fosfat isomerase.
Fosforilasi gliseraldehida 3 fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat dengan bantuan enzim gliseraldehida 3 fosfat dehidrogenase.
Defosforilasi 1,3-bifosfogliserat menjadi 3 fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliserat kinase.
Perubahan 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliserat mutase.
Hidrolisis 2-fosfogliserat menjadi fosfoenolpruvat dengan bantuan enzim enolase.
Defosforilasi fosfoenolpiruvat mejadi piruvat dengan bantuan enzim piruvat kinase.
2. 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.
Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
3. Siklus Krebs
Siklus Krebs
Setelah memasuki mitokondria, piruvat mula-mula diubah menjadi asetil Ko-A melalui kompleks multi enzim yang mengkatalisis 3 reakasi, gugus karboksil piruvat yang telah dioksidasi sepenuhnya dikeluarkan sebagai molekul CO2, yang berdifusi keluar dari sel.
Fragmen yang berkarbon dua dioksidasi sementara NAD+ direduksi menjadi NADH, akhirnya gugus asetil berkarbon 2 diikatkan pada koenzim A. koenzim ini memiliki 1 atom sulfur yang diikat pada fragmen asetil oleh ikatan yang tidak satbil, hal ini akan mengaktifkan gugus asetil pada reaksi pertama siklus.
Asetil Ko-A menambahkan fragmen berkarbon 2 ke oksaloasetat, yaitu suatu senyawa yang berkarbon 4. Ikatan stabil asetil ko-A dipecah begitu oksaloasetat begitu oksaloasetat memindahkan enzim tersebut dan terikat ke gugus asetil.
Hasilnya adalah sitrat berkarbon 6. CoA ini kemudian bebas untuk memancing fragmen berkarbon dua lainnya yang diturunkan dari piruvat. Satu molekul air dikeluarkan dan yang alain ditambahkan kembali, selisih hasil adalah pengubahan sitrat menjadi isositrat.
Isositart kemudian kehilangan CO2 dan senyawa yang berkarbon lima dioksidasi menjadi NAD+ menjadi NADH. Dalam satu langakah oksidatif, electron ditransfer tidak ke NAD+ , tetapi ke akseptor electron lainnya, FAD (flavin adenine dinukleotida, turunan dari riboflavin.
Bentuk tereduksinya yaitu FADH2 menyumbangkan elektronnya ke rantai transport electron seperti halnya NADH (FADH memberikan elektronnya ke rantai transport electron pada tingkat energy yang lebih rendah daripada NADH).
Ada pula satu langkah yang membentuk molekul ATP secara langsung dengan fosforilasi tingkat substrat, serupa dengan langkah glikolisis yang m,embentuk ATP.
Tetapi sebagian besar keluaran ATP berasal dari fosforilasi oksidatif, apabila NADH dan FADH2 yang dihasilkan oleh siklus krebs melewatkan dan menguatkan electron yang diekstraksi dari makanan ke rantai transport electron.
4. Transport Elektron
Transport Elektron
Electron yang diambil dari makanan selama glikolisis dan siklus krebs ditansfer ke NADH ke flavoprotein dari rantai transpor electron.
Dalam reaksi redoks berikutnya, flavoprotein kembali ke bentuk teroksidasinya setelah melewatkan electron ke FeS. Protein FeS ini kemudian melewatkan electron ke senyawa yang disebut ubikuinon (Q).
Sebagian besar pembawa electron yang tersisa diantara Q dan oksigen berupa protein yang disebut sitokrom(Cyt). Rantai transport electron memiliki beberapa jenis sitikrom yang memiliki fungsi yang berbeda-beda.
Hasil akhir dari transport electron ini adalah setengah molekul oksigen. Sumber electron lain untuk transport yaitu FADH2.
Rantai transport electron tidak secara langsung membuat ATP. Fungsinya adalah untuk mempermudah jatuhnya electron dari makanan ke oksigen, memecah penurunan energy bebas yang besar.
Mitokondria mengkopel transport electron dan pelepasan energy untuk sintesis ATP melalui mekanisme pengkopelan energy.
Pada proses pengkopelan energy, peran ATP sintetase sangat besar. ATP sintetase adalah enzin yang membuat ATP. Enzim ini bekerja seperti sebuah protein ion yang beroperasi kebalikannya. kompleks energy dari gardien H+ untuk menggerakkan sintesis ATP, berada dalam membrane mitokondria.
Membrane mitikondria mengkopel transport electron dengan fosforilasi oksidatif dengan cara NADH menggerakkan secara bolak-balik electron yang berenergi tinggi yang diekstraksi selama glikolisis dan transpor electron.
Hasil akhir dari transpor electron yang berupa setengah molekul oksigen selanjutnya akan bereaksi dengan hydrogen membentuk H2O.
Selain oksigen transpor electron juga mennghasilkan ion H+ yang selanjutnya mengalir menuruni gradient melalui saluran H+ dalam ATP siontetase. ATP sintetase ini mengangkap gaya gerak proton untuk menfosforilasi ADP dan membentuk ATP.
Setiap NADH yang mentransfer sepasang electron dari makanan ke rantai transport electron menyumbangkan gaya gerak- proton yang cukup besar untuk dapat menghasilkan maksimum 3 molekul ATP.
Siklus krebs juga memasok electron ke rantai transport electron melalui FADH2, tetapi setiap molekul pembawa electron ini maksimun menghasilkan 2 ATP. Sehingga dari metabolism 1 molekul glukosa menghasilakan 38 ATP.
Demikianlah pembahasan mengenai Mitokondria – Pengertian, dan Hubungan .semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan kalian semua,, terima kasih banyak atas kunjungannya.
