Fungsi Mitokondria – Mitokondria sering disebut sebagai pembangkit tenaga sel. Mereka membantu mengubah energi yang kita ambil dari makanan menjadi energi yang dapat digunakan sel. Tapi, ada lebih banyak mitokondria daripada produksi energi yang terjadi, Grameds.
Hadir di hampir semua jenis sel manusia, mitokondria sangat penting untuk kelangsungan hidup kita. Mereka menghasilkan sebagian besar adenosina trifosfat (ATP), energi pada lintasan katabolisme alias mata uang energi sel. Mitokondria juga terlibat dalam tugas-tugas lain, seperti pensinyalan antara sel dan kematian sel, yang dikenal juga sebagai apoptosis.
Melalui artikel Gramedia kali ini, kita akan mempelajari fungsi mitokondria, bentuk, struktur, cara kerja, hingga peran-perannya dalam kehidupan. Tak ketinggalan, kita juga akan tahu tentang apa yang terjadi jika mitokondria pembangkit tenaga sel ini berhenti menjalankan tugasnya dengan benar.
Pixabay.com
Mitokondria adalah organel berbentuk bulat hingga oval yang ditemukan di sel hampir semua organisme eukariotik. Komponen ini menghasilkan energi yang dikenal sebagai ATP untuk sel melalui serangkaian reaksi kimia.
Pada 1850, untuk pertama kalinya Kollicker mengamati dan mengisolasi mitokondria dari sel. Ini dapat terjadi karena pengamatannya pada jaringan otot lurik serangga. Kala itu, ia menemukan granula-granula berstruktur bebas, dan tak punya hubungan langsung dengan struktur internal sel.
Secara bahasa, istilah mitokondria sendiri pun berasal dari gabungan antara dua kata, yakni Mito dan Chodrion yang masing-masing berarti benang dan granular.
Jumlah mitokondria per sel sangat bervariasi, Grameds. Misalnya, pada manusia, eritrosit (sel darah merah) tidak mengandung mitokondria apa pun sedangkan sel hati dan sel otot bisa saja berisi ratusan atau ribuan komponen ini. Satu-satunya organisme eukariotik yang diketahui tidak memiliki mitokondria adalah oxymonas spesies Monocercomonoides.
Mitokondria tidak seperti organel seluler lainnya. Pasalnya, mereka memiliki dua membran yang berbeda, genom yang unik, dan berkembang biak dengan pembelahan biner. Fitur-fitur ini menunjukkan bahwa mitokondria berbagi masa lalu evolusioner dengan organisme bersel tunggal.
Daftar Isi
Fungsi Mitokondria
Berikut adalah fungsi-fungsi mitokondria sebagai organel yang menjadi bagian dari sel ini. Mari kenali dengan baik!
Fungsi Mitokondria dalam Produksi Energi
Membran luar mitokondria secara bebas dapat ditembus oleh partikel terhadap molekul kecil dan mengandung saluran khusus yang mampu mengangkut molekul besar. Sebaliknya, membran bagian dalam hampir tidak dapat ditembus sehingga hanya molekul yang sangat kecil saja yang bisa menyeberang ke matriks seperti gel yang membentuk massa pusat organel.
Matriks ini berisi asam deoksiribonukleat (DNA) dari genom mitokondria dan enzim dari siklus asam trikarboksilat (TCA) yang juga dikenal sebagai siklus asam sitrat atau siklus Krebs, yang memetabolisme nutrisi menjadi produk sampingan yang dapat digunakan mitokondria untuk produksi energi.
Sebagian besar ATP diproduksi di mitokondria melalui serangkaian reaksi. Produksi energi sebagian besar terjadi pada lipatan atau krista membran dalam. Mitokondria mengubah energi kimia dari makanan kita menjadi bentuk energi yang bisa sel gunakan. Proses ini disebut fosforilasi oksidatif.
Siklus Krebs menghasilkan zat kimia yang disebut NADH. NADH adalah zat yang digunakan enzim yang tertanam dalam krista untuk menghasilkan ATP. Dalam molekul ATP, ikatan kimia mengikat energi dan menyimpannya. Ketika ikatan kimia ini terputus, energi dapat digunakan.
Fungsi Mitokondria Lainnya
Meskipun peran mitokondria yang paling terkenal adalah produksi energi, mereka juga melakukan tugas penting lainnya. Faktanya, hanya sekitar 3 persen dari gen yang dibutuhkan untuk membuat mitokondria, masuk ke peralatan produksi energinya. Sebagian besar terlibat dalam pekerjaan lain yang khusus untuk jenis sel di mana mereka ditemukan.
Inilah beberapa fungsi mitokondria lainnya yang penting untuk kita ketahui.
1. Fungsi Mitokondria untuk Mengatur Kematian sel
Kematian sel yang juga disebut apoptosis, adalah bagian penting dari kehidupan. Saat sel menjadi tua atau rusak, mereka akan dibersihkan dan dihancurkan. Dalam hal inilah mitokondria membantu memutuskan sel mana yang perlu dihancurkan dihancurkan.
Komponen ini akan melepaskan sitokrom C yang mengaktifkan caspase, salah satu enzim utama yang terlibat dalam penghancuran sel selama apoptosis. Dalam penyakit tertentu seperti kanker, terdapat kerusakan pada apoptosis normal. Hal ini membuat mitokondria dianggap berperan dalam penyakit tersebut.
2. Fungsi Mitokondria untuk Menyimpan kalsium
Kalsium sangat penting untuk sejumlah proses. Misalnya, melepaskan kalsium kembali ke dalam sel dapat memulai pelepasan neurotransmitter dari sel saraf atau hormon dari sel endokrin. Kalsium juga diperlukan untuk fungsi otot, pembuahan, pembekuan darah, dan lain sebagainya. Peran lain kalsium dalam sel, termasuk mengatur metabolisme sel, sintesis steroid, dan sinyal hormon
Oleh karena kalsium dianggap sangat penting, sel mengaturnya dengan ketat. Mitokondria dalam hal ini berperan menyerap ion kalsium dan menahannya dengan cepat sampai saatnya kalsium dibutuhkan.
3. Fungsi Mitokondria untuk Produksi panas
Saat kedinginan, kita menggigil agar tetap hangat. Namun, tubuh juga bisa menghasilkan panas dengan cara lain, salah satunya dengan menggunakan lapisan yang disebut lemak cokelat.
Selama proses yang disebut kebocoran proton, mitokondria dapat menghasilkan panas. Ini dikenal sebagai termogenesis non-menggigil. Lemak coklat ditemukan pada tingkat tertinggi sebesar 5 persen pada bayi, ketika kita lebih rentan terhadap dingin. Tingkatnya perlahan berkurang seiring bertambahnya usia.
Berikut tambahan beberapa fungsi mitokondria:
- Mitokondria memiliki enzim pada sel-sel hati. Ini berfungsi mendetoksifikasi amonia.
- Mengendalikan berbagai siklus pada sel.
- Membangun bagian-bagian pada hormon, seperti estrogen ataupun testosteron.
- Mengawasi berjalannya proses diferensiasi, pertumbuhan, dan perkembangan pada sel.
- Tempat terjadinya proses metabolisme oksidatif-respirasi seluler.
Struktur Mitokondria
Medical News Today
Menurut Grameds, seperti apa isi di bagian dalam mitokondria yang terlihat oval dan sangat kecil ini? Mitokondria tentunya masih memiliki beberapa komponen lainnya dari luar hingga bagian dalam.
Mitokondria berukuran kecil, seringkali antara 0,75 hingga 3 mikrometer dan tidak terlihat di bawah mikroskop kecuali jika diwarnai. Tidak seperti organel lain (organ mini di dalam sel), mereka memiliki dua membran, bagian luar dan bagian dalam. Setiap membran memiliki fungsi yang berbeda.
Mitokondria dibagi menjadi wilayah atau kompartemen yang berbeda, masing-masing pun menjalankan peran yang berbeda. Beberapa wilayah utama mitokondria antara lain:
1. Membran luar
Seperti yang telah dibahas sebelumnya, molekul kecil dapat melewati membran luar dengan bebas. Bagian luar ini termasuk protein yang disebut porin, yang membentuk saluran yang memungkinkan protein untuk menyeberang. Membran luar juga menampung sejumlah enzim dengan berbagai macam fungsi.
2. Ruang antarmembran
Ini adalah area antara membran dalam dan luar.
3. Membran dalam
Membran ini memegang protein yang memiliki beberapa peran.Tidak ada porin di membran bagian dalam, sehingga membran ini tak dapat ditembus oleh sebagian besar molekul yang hanya dapat dari dalam transporter membran khusus. Fakta lainnya, membran dalam adalah tempat sebagian besar ATP dibuat.
4. Cristae
Merupakan lipatan bagian dalam yang meningkatkan luas permukaan membran sehingga meningkatkan ruang yang tersedia untuk reaksi kimia.
5. Matriks
Ini adalah ruang di dalam membran dalam yang mengandung ratusan enzim, yang penting dalam produksi ATP. DNA mitokondria juga disimpan di sini, Grameds.
Jumlah mitokondria berbeda tergantung dengan jenis selnya. Misalnya, sel darah merah yang matang sama sekali tidak memiliki mitokondria, sedangkan sel hati dapat memiliki lebih dari 2.000 organel ini.
Sel dengan kebutuhan energi yang tinggi cenderung memiliki jumlah mitokondria lebih banyak. Adapun sekitar 40 persen sitoplasma dalam sel otot jantung diambil oleh mitokondria.
Mitokondria memang kerap digambarkan sebagai organel berbentuk oval. Namun, mereka terus membelah (fisi) dan meningkat secara bersamaan (fusi). Jadi, pada kenyataannya, organel-organel ini terhubung bersama dalam jaringan yang selalu berubah.
Juga, dalam sel sperma, mitokondria berputar di bagian tengah dan menyediakan energi untuk gerakan ekor.
DNA Mitokondria
Aido Health
Meskipun sebagian besar DNA kita disimpan dalam inti setiap sel, mitokondria memiliki rangkaian DNA sendiri. DNA mitokondria alias mtDNA ini, menariknya, lebih mirip dengan DNA bakteri, Grameds.
DNA Mitokondria atau mtDNA ini menyimpan instruksi untuk sejumlah protein dan komponen pendukung lainnya di 37 gen.
Genom manusia yang disimpan dalam inti sel kita mengandung sekitar 3,3 miliar pasangan basa, sedangkan mtDNA terdiri dari kurang dari 17.000. Selama reproduksi, setengah dari DNA anak berasal dari ayah mereka dan setengah dari ibu mereka.
Namun, anak selalu menerima mtDNA dari ibunya. Oleh sebab itulah, mtDNA terbukti sangat berguna untuk melacak garis genetik.
Misalnya, analisis mtDNA telah menyimpulkan bahwa manusia mungkin berasal dari Afrika relatif baru, sekitar 200.000 tahun yang lalu, diturunkan dari nenek moyang yang sama yang dikenal sebagai mitokondria Hawa.
Mitokondria dan Evolusi Manusia
Grameds, rupanya mitokondria yang kita miliki juga bisa melacak garis keturunan hingga menunjukkan jejak evolusi manusia sejak nenek moyang kita.
Warisan dari ibu pada mtDNA penting untuk penelitian tentang evolusi manusia dan migrasi. Pasalnya, ini memungkinkan kesamaan yang diwarisi dari generasi ke generasi dapat dilacak ke satu garis nenek moyang selama beberapa generasi.
Penelitian menunjukkan, fragmen genom mitokondria yang dibawa oleh semua manusia yang hidup saat ini dapat dilacak ke nenek moyang wanita lajang yang hidup diperkirakan 150.000 hingga 200.000 tahun lalu.
Para ilmuwan menduga bahwa wanita ini hidup di antara wanita lain tetapi proses pergeseran genetik (fluktuasi dalam frekuensi gen yang mempengaruhi konstitusi genetik populasi kecil) menyebabkan mtDNA-nya secara acak menggantikan wanita lain saat populasi berevolusi.
Variasi dalam mtDNA yang diwarisi oleh generasi manusia berikutnya telah membantu para peneliti menguraikan asal-usul geografis serta kronologi migrasi dari populasi manusia yang berbeda.
Misalnya, studi genom mitokondria menunjukkan bahwa manusia yang bermigrasi dari Asia ke Amerika 30.000 tahun yang lalu mungkin telah terdampar di Beringia selama 15.000 tahun sebelum tiba di benua Amerika.
Mitokondria dan Penuaan
Peneliti telah menyelidiki hubungan antara disfungsi mitokondria dan penuaan, selama beberapa tahun terakhir ini. Ada sejumlah teori seputar penuaan dan teori penuaan radikal bebas mitokondria telah menjadi populer selama beberapa dekade terakhir.
Teorinya, yakni spesies oksigen reaktif atau reactive oxygen species (ROS) diproduksi di mitokondria, sebagai produk sampingan dari produksi energi. Partikel bermuatan tinggi ini merusak protein, lemak, sampai DNA.
Kerusakan yang disebabkan oleh ROS ini mengakibatkan kerusakan pada bagian fungsional mitokondria. Ketika mitokondria tidak lagi berfungsi dengan baik, lebih banyak ROS diproduksi dan memperburuk kerusakan lebih lanjut.
Meskipun korelasi antara aktivitas mitokondria dan penuaan telah ditemukan, tidak semua ilmuwan mencapai kesimpulan yang sama. Peran pasti mereka dalam proses penuaan masih belum diketahui, Grameds.
Peran Mitokondria dalam Penyakit
DNA mitokondria alias mtDNA sangat rentan terhadap mutasi. Sebagian besar karena tidak memiliki mekanisme perbaikan DNA yang kuat dan umum. Selain itu, mitokondria adalah tempat utama untuk produksi spesies oksigen reaktif (ROS; atau mudahnya adalah radikal bebas) karena kecenderungan tinggi untuk pelepasan elektron bebas yang menyimpang.
Sementara beberapa protein antioksidan yang berbeda dalam mitokondria mencari dan menetralkan molekul-molekul ini, beberapa ROS dapat menyebabkan kerusakan pada mtDNA.
Selain itu, bahan kimia, agen infeksi tertentu, serta penyalahgunaan alkohol juga dapat merusak mtDNA. Dalam contoh, misalnya, asupan etanol yang berlebihan menjenuhkan enzim detoksifikasi, dan menyebabkan elektron yang sangat reaktif bocor dari membran dalam ke dalam sitoplasma atau ke dalam matriks mitokondria. Di sana, mereka bergabung dengan molekul lain untuk kemudian membentuk banyak radikal!
Ada banyak penyakit mitokondria yang diturunkan ataupun didapat tanpa faktor keturunan. Banyak di antaranya yang muncul pada berbagai rentang usia dan sangat beragam dalam fitur klinis dan molekulernya.
Tingkat keparahannya berkisar dari penyakit yang relatif ringan yang hanya memengaruhi satu organ hingga penyakit yang melemahkan dan terkadang memengaruhi banyak organ secara fatal.
Baik disfungsi mitokondria yang diturunkan maupun yang tidak, terlibat dalam beberapa penyakit seperti Alzheimer dan penyakit Parkinson. Akumulasi mutasi mtDNA sepanjang rentang hidup organisme diduga berperan penting dalam penuaan, serta dalam perkembangan penyakit kanker dan penyakit lainnya.
Mitokondria juga merupakan komponen utama dari apoptosis (kematian sel terprogram) yang secara rutin digunakan untuk membersihkan tubuh dari sel-sel yang tidak lagi berguna atau berfungsi dengan baik. Jika mitokondria tak berfungsi sehingga menghambat kematian sel, maka organel ini berkontribusi dalam perkembangan penyakit kanker.
Gejala Penyakit Terkait Mitokondria
Jika mitokondria mengalami disfungsi atau adanya penyakit, terdapat beberapa gejala yang bisa kita rasakan. Meskipun gejala penyakit mitokondria sangat bervariasi, bisa jadi juga termasuk tanda-tanda di bawah ini:
- Kehilangan koordinasi dan kelemahan otot
- Masalah dengan penglihatan atau pendengaran
- Kecacatan
- Penyakit jantung, hati, atau ginjal
- Masalah pencernaan
- Masalah neurologis seperti demensia
Adapun penyakit yang melibatkan beberapa tingkat disfungsi mitokondria adalah beberapa kondisi berikut:
- Gangguan bipolar
- Skizofrenia
- Sindrom kelelahan kronis
- Penyakit Huntington
- Diabetes
- Autisme
Kesimpulan
Ternyata, mitokondria memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan maupun penyakit dalam diri kita, Grameds. Sebelum membaca artikel ini, apa yang kamu ketahui tentang mitokondria? Fungsinya sangat krusial dan penting dalam berbagai proses yang menjaga tubuh.
Organel yang satu ini juga memiliki struktur yang menarik, DNA tersendiri alias mtDNA, serta berperan dalam banyak proses yang terjadi dalam tubuh kita. Tak cuma itu, jika mitokondria mengalami disfungsi alias tidak bekerja dengan baik, kita juga dapat merasakan gejala tertentu, atau bahkan mengidap penyakit yang terkait dengan disfungsi ini.
Menarik, bukan, mempelajari fungsi mitokondria? Bagi Grameds yang ingin mencari tahu tentang mitokondria lebih lanjut, kamu bisa memdapatkan buku-buku rekomendasinya di Gramedia! Sebagai #SahabatTanpaBatas Gramedia selalu memberikan produk terbaik agar kamu memiliki informasi #LebihDenganMembaca.
Penulis: Sevilla Nouval Evanda
BACA JUGA:
- Bagian-Bagian Penyusun Sel Tumbuhan
- Mengenal Struktur Sel Hewan Serta Fungsi dan Ciri-Cirinya
- Pengertian Mitosis, Tahapan Pembelahan Mitosis, dan Ciri-Ciri
- Kingdom Fungi: Pengertian, Struktur, Klasifikasi, & Ciri Umum
- Kingdom Protista: Pengertian, Ciri, Klasifikasi, Contoh
- Sistem Klasifikasi Makhluk Hidup: Pengertian, Tujuan, & Ragam
