mitokondria
Post on 01-Jan-2016
38 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MITOKONDRIA
1.1 Pengertian
Mitokondria berdasarkan bahasa Yunani berasal dari kata mito : benang, dan
dondrion : granula), merupakan organel sel eukariotik yang berbentuk
memanjang atau granula. Membran mitokondria terdiri atas lipoprotein mitondria
pada bagian dalam ternyata berisi enzim dan koenzim yang diperlukan untuk
metabolisme energi.
Organel ini pertama-tama diobservasi oleh Kolliker tahun a880 pada otot
serangga. Dia mendapatkan bahwa granula tersebut dapat mengembang dalam air.
Pada tahun 1882 Fleming memberinya nama fila dan tahun 1890 Altman member
nama biobblas. Nama mitokondria berasal dari Benda (1897-1898). Tahun 1948
Hogeboom melihat bahwa mitokondria sebagai tempat terjadinya respirasi sel.
Nass (1963) membuktikan bahwa di dalam mitokondria terdapat DNA.
Ukuran mitokondria pada tiap sel hampir sama yaitu panjang antara 2,5 µm -
3µm, dengan lebar 0,5 µm – 1 µm, yang ditemukan pada sel yang berada pada
hati, pankreas, dan ginjal. Letaknya biasanya acak (tidak teratur) atau menurut
pola tertentu, misalnya pada otot lurik, tersusun antara serabut kontraktil otot pada
spermatozoa dibagian ekor.
Jumlah mitokondria sangat berfariasi, dari yang tidak ada sampai ratusan ribu
tiap sel sesuai tipe selnya. Pada ganggang yag tidak berwarna misalnya, Leucotrix
dan Vitreocilla tidak memiliki mitokondria, maka energinya bersumber dari
lamella. Pada spermatozoa dan sejenis flagellate tertentu seperti Chromulina
terdapat satu mitokondria, sedangkan bulu babi dan amoeba Chaoschaos terdapat
500000 mitokondria per sel. Jadi jumlah mitokondria di dalam sel bergantng pada
kebutuhan metabolisme sel.
1.2 Asal Mitokondria
Keberadaan mitokondria didukung oleh hipotesis endosimbiosis yang
mengatakan bahwa pada tahap awal evolusi sel eukariot bersimbiosis dengan
prokariot (bakteri). Adanya DNA pada mitokondria menunjukkan bahwa dahulu
mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari sel inangnya. Hipotesis ini
ditunjang oleh beberapa kemiripan antara mitokondria dan bakteri. Ukuran
mitokondria menyerupai ukuran bakteri, dan keduanya bereproduksi dengan cara
membelah diri menjadi dua. Hal yang utama adalah keduanya memiliki DNA
berbentuk lingkar. Oleh karena itu, mitokondria memiliki sistem genetik sendiri
yang berbeda dengan sistem genetik inti. Selain itu, ribosom dan rRNA
mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki bakteri dibandingkan dengan yang
dikode oleh inti sel eukariot. Secara garis besar, tahap respirasi pada tumbuhan
dan hewan melewati jalur yang sama, yang dikenal sebagai daur atau siklus kreb
1.3 Struktur Mitokondria
Mitokondria dibatasi oleh dua lapisan membran yaitu membran luar dan
membran dalam. Membran luar berbatasan dengan sitosol (sitoplasma),
sedangkan membran dalam berbatasan dengan matriks. Karena struktur
membrannya rangkap maka mitokondria mempunyai dua ruang yaitu ruang antar
membran dan matriks. Membran dalam membentuk lipatan ke dalam yang disebut
krista. Dengan adanya krista ini permukaan meluas. Matriks pada pembesaran
lemah kelihatan tidak berbentuk (amorf) dan bening, sedangakan dengan
pembesaran kuat akan kelihatan partikel-partikel seperti peroksisom, granula dan
DNA.
a. Membran luar
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin. Porin
membentuk saluran yang berukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid
membran luar, sehingga membran luar dapat dianggap sebagi saringan yang
memungkinkan lolosnya ion maupun molekul kecil berukuran 5kDa atau kurang
termasuk protein berukuran kecil. Molekul-molekul tersebut bebas memasuki
ruang antar membran, namun sebagian besar tidak melewati membran dalam yang
bersifat impermeabel. Ini berarti bahwa dalam hal kandungan molekul kecil, di
luar antar membran bersifat equivalen dengan sitosol sedangkan di ruang matriks
berbeda.
b. Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama
mitokondria yang terlibat dalam siklus asam trikarboksilat, oksidasi asam lemak
dan pembentukan energi. Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini.
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 (Lodish, 2001).
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.
Permukaan krista merupakan area yang cocok untuk enzim host dalam
merespon respirasi sellular. Sejenis inner membran yang mana sulit untuk
dipahami ini terdiri dari beberapa infolding yang disebut crista, dan juga beberapa
terutama yang keluar dan lebih selektif daripada yang lain, untuk meyakinkan
bahwa hanya beberapa materi yang berguna ada dalam matrik masuk dalam
membran adalah kelompok transport protein dan hanya transpor yang benar.
Bersama dengan beberapa bagian dari mitokondria bisa merusak generasi ATP
dalam proses multi step.
Perbedaan Membran Dalam dan Membran Luar
Membran Dalam Membran LuarSelaputnya lebih tebal (6,0-8,0 nm) Selaput lebih tipis
Area permukaannya lebih luas karena
berlipat-lipat dan masuk ke dalam
matriks (krista)
Area permukaan lebih sempit
Lebih kaya protein Protein lebih sedikit
Kaya akan kardiolipin Mengandung lebih banyak testolipida,
dan mengandung sebagian basar
kolesterol selaput
Permeabilitas terbatas terutama
terhadap bahan-bahan yang
mempunyai berat molekul diatas
100-150 dalton
c. Ruang antar membran
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 beberapa enzim yang bekerja menggunakan ATP (adenosine
triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk menfosforilasi
nukleotida lain.
Ruang antar membran merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang
penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-
oksidasi asam lemak. Banyaknya protein intermembran berguna sebagai berikut :
a) Untuk rantai respirasi yaitu sebagai komponen sistem transport
elektron melakukan oksidasi dan reduksi yang menghasilkan ATP.
b) Untuk transport NAD atau NADH dengan tidak langsung melalui
sistem shuttle.
c) Unruk transport aktif substrat bagi fosforilasi oksidatif (piruvat,
asam lemak, ADP da Pi) dengan menggunakan protein channel permease
pada membran dalam.
d) Untuk transport aktif produk fosforilasi yaitu ATP, ADP, Pi dan
ion hidroksil keluar dari mitokondria melalui perimease juga.
d. Matriks
Matriks terletak pada bagian dalam pada membran dalam. Pada penglihatan
dengan pembesaran lemah akan terlihat bening dan amorf. Pada pembesaran kuat
tampak adanya partikel yang mana partikel tersebut adalah granula, ribosom, atau
poliribosom dan benang-benang AND. 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 ini. Di dalam matriks mitokondria juga
terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA),
ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium
dan kalium.
Matriks mitokondria berfungsi untuk :
- Katabolisme oksidasi asetik koA melewati jalur Krebs. Asetil KoA
berkondensasi dengan oksalo-asetat membentuk asam sitrat. Selanjutnya
asam sitrat dioksidasi kembali menjadi oksalo-asetat lewat serangkaian
oksidasi dan karboksilasi, yang membebaskan CO2, hidrgen dan elektron.
Selanjutnya hidrogen dan elektron mereduksi kofaktor atau aseptor electron
ialah NAD+ menjadi NADH. ADH ini kemudian akan masuk ke dalam system
transport elektron guna dioksidasi kembali secara berantai membebaskan
proton berpotensial energy rendah guna membentuk molekul air bersama ½
O2 .
- Oksidasi asam lmak yang semuanya untuk menghasilkan energi tinggi (ATP).
Jenis dan Lokasi Enzim
Berbagai jenus enzim terdapat di dalam mitokondria dengan lokasi tertentu
diantaranya :
a) Selaput luar : monoamin oksidase, tiokinase asam lemak, sitokrom c
reduktase yang rotenone-intensitif, kinurenin hidroksilase.
b) Ruang antar selapu : adenilat kinase, nukleosida difosfokinase, keratin
kinase.
c) Selaput dalam : sitokrom b, c, c1, a, a3; suksinat dehidrogenase, NADH
dehidrogenase (protenone sensitive), piruvat oksidase, karnitin asil
transferase, ATP sintetase.
d) Matriks : kompleks dehidrogenase piruvat, sitrat sintetase, isositrat
dehidroginase, fumarase, malat dehidrogenase, akonitase, glutamat
dehidroginase, enzim-enzim untuk sintesis proten dan asam nukleat dan
enzim-enzim oksidasi asam lemak.
DNA mitokondria
Lokasi DNA mitokondria berada di matriks, dimana selalu terdiri dari host
enzym seperti ribosom untuk sintesis protein, langkah metabolik kritikal dari sel
digolongkan berdasarkan enzym dimana jelas berbeda dari mitokondrial matriks.
Protein ikut dalam respirasi, kecuali enzym yang membentuk ATP dengan
mitokondria inner membran. Mitokondria memiliki materi genetik sendiri yang
karakteristiknya berbeda dengan materi genetik di inti sel.
DNA mitokondria memiliki ciri-ciri yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau
dari ukuran, jumlah gen, dan bentuk. Di antaranya adalah:
No Pembeda DNA mitokondria DNA nukleus
1 Laju Mutasi Lebih tinggi (10-17 kali
DNA nucleus)
Lebih rendah
2 Jumlah
dalam sel
Lebih dari 1000 kopi 2 kopi
3 Hasil
Rekombinan
Diwariskan dari ibu
(maternally inherited)
Diwariskan dari kedua
orang tua
4 Besar genom Kecil Besar
5 Bentuk Sirkuler Linier
Sebagian besar mtDNA membawa gene yang berfungsi dalam proses
respirasi sel. Eksperimen yang dilakukan dengan menghilangkan mtDNA pada S.
cerevisceae menunjukan penurunan tingkat pertumbuhan yang signifikan yang
ditandai dengan mengecilnya ukuran sel.
Reproduksi Mitokondria
Mitokondria mengandung berbagai komponen yang dibutuhkan untuk
melakukan replikasi ADN, transkripsi dan sintesis protein. Ada enzim-enzim
untuk melakukan itu semua, seperti ADN-dependent, ARN polymerase, ADN
sintetase, ARNt, ARNm, ARNr, ribosom dan enzim pengaktif asam amino.
Adanya ADN dan ribosom dalam mitokondria daat diperlihatkan dibawah
mikroskop electron dengan teknik autoradigrafi. Oleh karena itu organel ini
mampu untuk bereproduksi secara autonom. Artinya untuk memperbanyak diri ia
tidak tergantung dari inti ( ADN-nya ). Mitokondria bereproduksi sendiri atau
dapat juga tanpa disertai dengan reproduksi sel secara menyeluruh
Struktur DNA Mitokondria
Besar genom pada DNA mitokondria relatif kecil apabila dibandingkan
dengan genom DNA pada nukleus. Ukuran genom DNA mitokondria pada tiap
tiap organisme sangatlah bervariasi. Pada manusia ukuran DNA mitokondria
adalah 16,6 kb, sedangkan pada Drosophila melanogaster kurang lebih 18,4 kb.
Pada khamir, ukuran genom relatif lebih besar yaitu 84 kb.
Tidak seperti DNA nukleus yang berbentuk linear, mtDNa berbentuk
lingkaran. Sebagian besar mtDNA membawa gene yang berfungsi dalam proses
respirasi sel. Eksperimen yang dilakukan dengan menghilangkan mtDNA pada S.
cerevisceae menunjukan penurunan tingkat pertumbuhan yang signifikan yang
ditandai dengan mengecilnya ukuran sel.
Sifat-sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning, et al., 1979, Giles et
al.,1980]. 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 [Chen, et al., 1995b, Manfredi, et al., 1997]. 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.
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).
Fungsi Mitokondria
Mitokondria mempunyai banyak fungsi metabolik di dalam sel, yakni :
a. Menghasilkan energi ( ATP ) dalam respirasi sel
Menghasilkan ATP, sebagai energi untuk metabolisme. ATP terbentuk di
dalam sel melalui dua cara,
1) Dengan cara fosforilasi tingkat substrat
Terjadi di dalam sitoplasma dan matriks mitokondria, dengan memanfaatkan
energi dari suatu reaksi eksrgonik, yang merupakan reaksi yang membebaskan
energi. Fosforilasi ini terjadi pada proses glikolisis yaitu yang tepatnya terjadi
pada langkah reaksi yang dikatalisis oleh enzim gliseraldehid 3-fosfat
dehidrogenase dan fosfigliserat kinase.
Gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis reaksi pelepasan hydrogen
(dehidrogenasi) gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat. Reaksi ini
berpasangan dengan reaksi lainnya yaitu reduksi NAD menjadi NADH + H+ .
Adapun Fosfogliserat kinase mengkatalisis reaksi pelepasan gugus fosfat dari
1,3-bifosfogliserat menjadi 3-fosfogliserat. Reaksi ini berpasangan dengan
terbentuknya ATP karena terjadinya fosforilasi ADP dengan fosfat yang dilepas
itu.
Reaksi fosforilasi tingkat substrat yang membentuk GTP (setara dengan ATP)
terjadi di dalam matriks mitokondria, yaitu reaksi konversi suksinil KoA menjadi
asam suksinat dikatalisis olah suksinil KoA sitetase.
2) Dengan cara fosforilasi oksidatif
Proses ini terjadi pada membran bagian dalam mitokondria, pada oksidasi
asam piruvat menjadi asetil KoA yang melibatkan dekarboksilasi (pelepasan
karbon teroksidasi yaitu karbondioksida) dan dehidrogenasi, pelepasan electron
dan proton (H+).
Pelepasan electron dan proton (H+) tersebut diikuti dengan reduksi kofaktor
organik NAD atau FAD menjadi NADH dan FADH. Selanjutnya pada membran
sebelah dalam mitokondria, kofaktor tersebut mengalami serangkaian oksidasi
reduksi yang diikuti pelepasan elektron dari bentuk energi tinggi ke yang lebih
rendah. Urutan oksidasi demikian dinamakan sistem transport elektron. Sebagai
donor elektron tahap awal adalah NADH atau FADH, dan sebagai aseptor
electron terakhir adalah molekul oksigen yang direduksi menjadi molekul air.
Gradien energi yang dilepaskan pada system transport elektron itu dipergunakan
untuk membentuk ATP baru. Satu molekul NADH yang dioksidasi dengan cara
ini akan menghasilkan 3 ATP, sedangkan FADH menghasilkan 2 ATP.
Pathway Oksidasi Karbohidrat
Karbohidrat yang memasuki sel dalam bentuk monosakarida yaitu glukosa.
Glukosa pertama-tama dipecah menjadi persenyawaan 3 karbon (asam piruvat)
dengan serangkaian reaksi kimia yang memerlukan berbagai enzim piruvat masuk
ke dalam mitokondria untuk diksidasi menjadi CO2 dan air.
Berikut adalah fase-fase oksidasi hidrat arang :
1) Glikolisis
Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa
yang mempunyai 6 atom C manjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam
piruvat yang mempunyai 3 atom C. Reaksi ini berlangsung di dalam sitosol
(sitoplasma). Reaksi glikolisis mempunyai sembilan tahapan reaksi yang
dikatalisis oleh enzim tertentu, tetapi disini tidak akan dibahas enzim-enzim yang
berperan dalam proses glikolisis ini. Dari sembilan tahapan reaksi tersebut dapat
dikelompokkan menjadi dua fase, yaitu fase investasi energi, yaitu dari tahap 1
sampai tahap 4, dan fase pembelanjaan energi, yaitu dari tahap 5 sampai tahap 9.
Pertama-tama, glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari satu
molekul ATP, yang kemudian berubah menjadi ADP, membentuk glukosa 6-
fosfat. Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu
fruktosa 6-fosfat. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya
kepada fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa
6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah
menjadi dua senyawa yang saling isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton
fosfat dan PGAL (fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat). Tahapan-
tahapan reaksi diatas itulah yang disebut dengan fase investasi energi.
Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami
oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami
penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk 1,3-
difosfogliserat. Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu
gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang
dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul ADP
dan membentuk dua molekul ATP. Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami
isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat. Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah
molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan
fosfoenolpiruvat. Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus
fosfat terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk
membentuk ATP, dan berubah menjadi asam piruvat. (lihat bagan).
Setiap pemecahan 1 molekul glukosa pada reaksi glikolisis akan menghasilkan
produk kotor berupa 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH, 4 molekul ATP,
dan 2 molekul air. Akan tetapi, pada awal reaksi ini telah digunakan 2 molekul
ATP, sehingga hasil bersih reaksi ini adalah 2 molekul asam piruvat (C3H4O3), 2
molekul NADH, 2 molekul ATP, dan 2 molekul air. Perlu dicatat, pencantuman
air sebagai hasil glikolisis bersifat opsional, karena ada sumber lain yang tidak
mencantumkan air sebagai hasil glikolisis.
2) Dekarboksilasi oksidatif.
Setelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang cukup
maka asam piruvat akan menjalani tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus Krebs
yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul oksigen yang
cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Akan tetapi, asam
piruvat yang mandapat molekul oksigen yang cukup dan akan meneruskan
tahapan reaksi tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam
piruvat memiliki atom C terlalu banyak, yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang
dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom
C (2 C). Karena itu, asam piruvat akan menjalani reaksi dekarboksilasi oksidatif.
Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang
beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil
koenzim-A (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO)
sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi
DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria.
Pertama-tama, molekul asam cuka yang dihasilkan reaksi glikolisis akan
melepaskan satu gugus karboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan
mengandung sedikit energi, yaitu dalam bentuk molekul CO2. Setelah itu, 2 atom
karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi
asam asetat). Selanjutnya, asetat akan mendapat transfer elektron dari NAD+ yang
tereduksi menjadi NADH. Kemudian, koenzim A (suatu senyawa yang
mengandung sulfur yang berasal dari vitamin B) diikat oleh asetat dengan ikatan
yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang sangat reaktif, yaitu asetil
koenzim-A, yang siap memberikan asetatnya ke dalam siklus Krebs untuk proses
oksidasi lebih lanjut. (lihat bagan). Selama reaksi transisi ini, satu molekul
glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis
menghasilkan 2 molekul NADH.
3) Daur Krebs
Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah
reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk
asam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karena
menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A
dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.
Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif)
masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk
asam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A
memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat
mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk
asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+,
yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul
CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha ketoglutarat).
Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan
teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+
menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A
dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A
kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A
dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi
untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik
menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan
melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk
FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian
ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan)
substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam
malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu
ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam
oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali
mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs.
Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6
NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang
terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor
elektron.
4) Rantai Pernafasan dan fosforilasi oksidatif
b. Metabolisme lemak
Untuk metabolisme lemak, asam lemak diubah jadi asetil Ko.A dulu.
Pembentukan asetil Ko.A ini dapat terjadi diluar mitokondria (dalam sitosol),
kemudian merembes masuk kedalam matriks. Dapat pula berlangsung di dalam
matriks itu sendiri. Asam lemak lebih dulu masuk ke matriks.
c. Sintesa lemak dan hormon steroid
Untuk sintesa lemak dan hormon steroid, mitokondria bekerja sama dengan
reticulum endoplasma halus (REH). Steroid dibuat dari kolesterol. Kolesterol
diubah jadi pregnenolon, kemudian jadi progesteron. Progesteron dapat di ubah
jadi testosteron atau estrogen, dapat pula jadi kortikosteron.
d. Produksi panas
Produksi panas (thermogenesis) perlu untuk menjaga agar suhu tubuh tidak
terlalu rendah, sehingga enzim dapat bekerja sesuai dengan suhu optimal. Bagi
hewan homothermal (termasuk manusia) panas harus terus menerus diproduksi
secara besar besaran, karena kecenderungan turunnya suhu tubuh oleh konveksi,
konduksi atau radiasi kelingkungan yang suhunya selalu lebih rendah. Pada bayi
manusia panas tubuhnya diproduksi dari lemak coklat yang terletak pada ketiak
dan tengkuk. Sel-sel lemak disini kaya dengan mitokondria yang membuat
jaringan lemak itu jadi coklat ini ialah sebagai thermogenesis.
e. Menyediakan senyawa
Antara (intermediet) yang berguna untuk precursor bagi sintesis dalam sel.
Senyawa intermediet ini adalah piruvat, asetat atau asetil Ko.A, ketoglutarat dan
oksaloasetat.
Mitokondria sebagai Organel Semiotonom
Para pakar biologi sel sependapat bahwa mitokondria berasal dari bakteri
aerobik yang mengadakan endosymbiosis dengan eukariot anaerobik.
Endosimbiosis adalah jika 2 organisme dari suatu species hidup didalam
organisme dari species yang lain. Proses yang terjadi adalah sel-sel bakteri
aerobik tertelan oleh sel eukariot anaerobik namun bakteri aerobik tidak
mengalami pencernaan. Bakteri aerobik yang tertelan selanjutnya hidup di dalam
sel eukariot. Eukariot mensuplai bakteri dengan proteksi dan komponen-
komponen karbon, sedangkan bakteri mensuplai eukariot dengan energy ATP.
Beberapa bukti yang mendukung teori tersebut adalah:(i) Mitokondria
dapat menggandakan diri menyerupai pembelahan biner pada bakteri, (ii) DNA
mitokondria menyerupai DNA prokariot, berupa molekul sirkular tunggal dan
ribosom pada mitokondria dibuat dari sub unit dengan koofisien sedimentasi yang
lebih menyerupai ribosom prokariot dibandingkan dengan eukariot, (iii) Ukuran
mitokondria hampir sama dengan ukura bakteri. (iv) Mitokondria memiliki
membran ganda, memiliki kemiripan dengam membran sejumlah prokariota, dan
(v) urutan DNA pada mitokondria tertutup dan memiliki kemiripan dengan DNA
proteobakteril (vi) Mitokondria memiliki kemiripan fisik dengan prokariota.
Gambar. Hubungan fungsional antara inti dengan mitokondria
top related