makalah mitokondria isi

5/26/2018 Makalah Mitokondria Isi

1/16

1

BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang Masalah

Dalam sebuah sel, terdapat banyak organel yang saling terkoneksi satu sama

lain dan saling bekerja sama untuk menghidupkan sel tersebut dan menjaga

keberlangsungan sel tersebut. Salah satu dari organel tersebut adalah mitokondria,

yakni organel yang berperan penting dan bertanggung jawab dalam respirasi

aerob, yakni pembentukan energy dalam bentuk ATP. Pembentukan ATP ini

sendiri terdiri dari beberapa tahap, yakni glikolisis, siklus Krebs, serta transpor

elektron. Berdasarkan latar belakang inilah, penulis membuat makalah ini yangmengenai struktur, fungsi, dan cara kerja mitokondria, untuk mendeskripsikan lebih

jauh mengenai mitokondria.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah ada di atas, dapat dirumuskan

permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimanakah struktur dari Mitokondria?

2. Apakah fungsi dari mitokondria?

3. Bagaimanakah cara kerja mitokondria?

1.3 Tujuan

Makalah ini sendiri bertujuan untuk:

1. Mendsekripsikan bagian-bagian dari mitokondria.

2. Mendeskripsikan fungsi dari mitokondria.

3. Menjelaskan mekanisme/cara kerja mitokondria dalam sel.

1.4 Metode Penelitian

Dalam pengerjaan makalah ini, penulis menggunakan metode penelitian studi

pustaka melalui beberapa buku referensi dan sumber-sumber dari internet yang

dapat dipercaya.


2/16

2

BAB II

STRUKTUR MITOKONDRIA

2.1. Struktur Mitokondria

Sitoplasma yang terdapat di dalam hampir semua sel-sel eukariotik memiliki

mitokondria, meskipun terdapat pengecualian, yakni pada protista Chaos (Pelomyxa)

carolinensis. Mitokondria secara khusus banyak terdapat di dalam sel dan bagian-

bagian sel yang berkaitan dengan proses-proses aktif. Sebagai contoh, dalam

protozoa berflagel atau di dalam sperma mamalia, mitokondria terkonsentrasi di dasar

flagelum atau flagela. Pada otot jantung, mitokondria mengelilingi bagian-bagian otot

yang berkontraksi. Dengan demikian, berdasarkan persebarannya, dapat diketahuibahwa mitokondria ikut terlibat dalam produksi energi dalam tubuh.

Mitokondria memiliki diameter sekitar 0.5-1 m hingga 7 m. Bentuk dan jumlah

mitokondria yang ada dalam sebuah sel bergantung pada jaringan tertentu.

Mitokondria dapat berbentuk seperti lingkaran, batang maupun badan berserabut.

Namun struktur umumnya tetaplah sama. Jumlah mitokondria dalam tiap sel bervariasi

bergantung pada energi yang dibutuhkan. Jaringan-jaringan yang melakukan fungsi

metabolisme aerob seperti otot rangka dan otot lambung memiliki jumlah mitokondria

lebih banyak daripada jaringan lainnya.

Gambar 2.1.1 Diagram 2 dimensi mitokondria (sumber: Ivy-Rose.co.uk)

Mitokondria memiliki dua membran, masing-masing tersusun oleh fosfolipid

bilayer. Kedua membran tersebut memiliki perbedaaan pada wujud serta sifat fisis dan

kimiawinya. Hal inilah yang membedakan fungsi masing-masing membran tersebut

pada mitokondria. Membran luar mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan.


3/16

3

Membran dalam mengelilingi matriks yang berisi cairan dan membentuk lekukan-

lekukan ke dalam matriks yang disebut krista (cristae, tunggal: crista). Krista-krista

tersebut dapat memperbesar permukaan membran dalam sehingga terbentuk daerah

antara membran luar dan membran dalam, ruang intermembran. Membran dalammemegang peranan penting mitokondria yaitu fosforilasi oksidatif.

Gambar 2.1.2 Chemiosmosis dalam ruang intermembran

(sumber:http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/C/CellularRespiration.h

tml)

Membran dalam dan membran luar tersusun atas komposisi fosfolipid dan

perbandingan protein terhadap lemak yang berbeda. Untuk membran luar,

perbandingan protein-lemak adalah 50:50, dan protein yang ada memiliki sedikit fungsi

enzimatik atau transport. Sedangkan pada membran dalam, perbandingannya adalah

80:20.

Membran luar mitokondria memiliki protein integral pada membran, disebut

porin, yang membentuk saluran permeabel untuk memfasilitasi berbagai macam

molekul keluar masuk mitokondria. Molekul-molekul sebesar 10 kilodalton bahkan

kurang dari itu, seperti ion, molekul nutrisi, ATP, dan ADP dapat dengan mudah

melewati membran luar. Membran dalam mengandung 5 kelompok protein integral

membran, yaitu:

1. NADH dehidrogenase,

2. Suksinat dehidrogenase,

3. Sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai sitrokom b-c),

4. sitokrom c oksidase,

5. ATP sintase.

Membran dalam mitokondria tidak terlalu permeabel dibandingkan dengan membran

luar, karena itu membran dalam dapat mendegradasi molekul-molekul yang masuk

melalui pemisahan matriks dari lingkungan sitosolik. Terdapat beberapa sistem antiport


4/16

4

pada membran dalam yang menyebabkan pertukaran anion dengan sitosol dan

matriks mitokondria. Beberapa contohnya adalah phospate-OH- exchanger, the

adenine nucleotide translocase, mono-, di- and tricarboxylate carriers, dan the

aspartate-glutamate shuttle.

2.2. Definisi Bagian-bagian Mitokondria

Berikut akan dilampirkan tabel definisi bagian-bagian pada mitokondria untuk

pemahaman lebih jauh.

Tabel 2.1.1 Definisi bagian-bagian pada mitokondria

No. Bagian Definisi

1 Membran Luar Membran luar mitokondria bersifat permeabelterhadap oksigen, piruvat, dan molekul-molekul

lainnya.

Ketebalan: tebal lapisan luar sekitar 40 = 4 nm

2 Membran Dalam Bagian-bagian yang menyusun membran dalam

disebut krista terlapisi oleh banyak partikel-partikel

kecil, bulatan-bulatan membran dalam, yang mana

bagian kepala terletak pada daerah matriks pada

membran dalam.

Kebanyakan reaksi kimia yang terjadi pada

mitokondria berlangsung di membran dalam.

Terdapat sistem transpor elektron dan ATPase

complexdi dalamnya:

Sistem transpor elektron menghasilkan

gradien proton

ATPase complex menggunakan gradien

proton untuk memproduksi ATP dari ADP

Membran dalam merupakan tempat fosforilasi

oksidatif.

Ketebalan: Tebalnya hampir sama dengan

membran luar yakni sekitar 40 = 4 nm.


5/16

5

3 Ruang Intermembran Ruang antara membran luar dan membran dalam

memiliki konsentrasi proton yang tinggi disebabkan

sistem transpor elektron pada membran dalam.

4 Krista Kuantitas dan bentuk krista dapat bervariasi.

Stalked particles atau disebut juga bulatan

membran dalam (inner-membrane sphere):

Kepala, bagian sphere, berada pada sisi

matriks membran dalam berseberangan

dengan ruang intermembran.

Setiap inner-membrane spherememiliki:

Kepala atau sphere berdiameter 8-

9 nm

Stalk dengan lebar 30-35 dan

panjang 45-50 .

Memiliki protein F1dan F0

Inner membrane sphere memiliki peranan penting

pada produksi ATP dalam mitokondria.

5 Matriks Mitokondria

a. Enzim Matriks meitokondria mengandung campuran

raturan enzim berkonsentrasi tinggi. Termasuk

enzim-zenzim yang terlibat dalam siklus Krebs,

kecuali dehidrogenase suksinat yang terletak pada


6/16

6

b. Ribosom

c. DNA

mitokondria

permukaan membran dalam.

Ribosom di dalam mitokondria merupakan tipe 70S

seperti pada sel-sel prokaryot (bakteri), berbedadengan tipe 80S yang ada pada banyak sel

tumbuhan dan hewan. Ribosom ini dapat

mensintesis protein.

Mitokondria memiliki materi genetiknya sendiri

serta kemampuan untuk memproduksi RNA dan

protein. Semua DNA mitokondria merupakan

induk. DNA mitokondria membawa gen penting

untuk hampir semua sintesis protein mitokondria.


7/16

7

BAB III

FUNGSI DAN CARA KERJA MITOKONDRIA

3.1. Fungsi dan Cara Kerja Mitokondria

Mitokondria berfungsi sebagai tempat respirasi sel atau pembangkit

energi. Mitokondria mempunyai enzim yang dapat mengubah energi potensial

dari makanan kemudian disimpan dalam bentuk ATP. ATP inilah yang

merupakan sumber energi atau bahan bakar untuk melakukan proses kegiatan

dalam kehidupan. Mitokondria berada di sel yang banyak melakukan aktivitas

kerja. Misalnya jika seorang olahragawan melakukan aktivitas berolahraga,

maka bagian tubuh yang paling aktif bekerja adalah otot. Otot akan selaluberkontraksi ketika seseorang bergerak. Bahkan, ketika seorang manusia

tertidur pun sel selalu melakukan pemecahan ATP.

Kegunaan ATP yaitu sebagai energi yang digunakan untuk mengganti

sel-sel yang rusak, memompa jantung, dan lainnya. Mitokondria banyak

terdapat pada bagian tubuh antara lain otot, hati, jantung, ginjal, karena bagian

tubuh tersebut paling aktif melakukan kerja dan menghasilkan energi.

Kematian Sel-Terprogram

Kematian sel dapat terjadi baik diantaranya akibat luka (terpapar racun),

kerusakan mekanis, atau proses yang diperintahkan yang disebut kematian sel

terprogram atau apoptosi.Apoptosis terjadi ketika perkembangan organisme

menimbulkan hal yang tidak diinginkan, yaitu kelebihan sel. Kematian sel

terprogram juga terjadi sepanjang infeksi virus, terapi kanker, atau respon imun

terhadap penyakit. Apoptosis atau kematian sel-terprogram merupakan fungsi

lain mitokondria.

Dalam keadaan normal, produksi ATP sama dengan penggunaan

oksigen. Sedangkan dalam keadaan abnormal, seperti demam, kanker, stroke,

atau ketika disfungsi terjadi dalam mitokondria, oksigen dibutuhkan lebih

banyak dari kadar normal yang digunakan untuk membentuk ATP. Akibat

kelebihan oksigen, (yang tidak berpasangan membentuk ATP) mitokondria

menghasilkan oksigen yang sangat reaktif, yang disebut radikal bebas. Saat

produksi radikal bebas melampaui kemampuan mitokondria untuk mendetoks

mereka, radikal bebas tersebut merusak fungsi mitokondria dengan mengubah


8/16

8

mtDNA (DNA mitokondria), protein, dan membran. Begitu proses ini berlanjut,

hal ini akan menginduksi sel untuk menjalankan apoptosis. Kematian sel yang

abnormal disebabkan disfungsi mitokondria bisa mengganggu kinerja organ.

Fungsi spesifik sel

Fungsi lain mitokondria berhubungan dengan tipe sel yang ditemukan.

Mitokondria terlibat dalam pembentukan, perombakan, dan daur ulang produk-

produk yang dibutuhkan untuk fungsi sel yang pas/sesuai. Seperti pada

pembentukan beberapa blok DNA dan RNA yang terjadi dalam mitokondria.

Mitokondria juga terlibat dalam membentuk bagian-bagian darah dan hormon

seperti estrogen dan testosteron. Mitokondria dibutuhkan untuk metabolisme :kolesterol, neurotransmitter, dan detoksifikasi ammonia dalam siklus urea. Oleh

karena itu, jika mitokondria tidak berfungsi secara baik, tidak hanya produksi

energi tapi fungsi spesifik sel juga akan terpengaruh.

3.2. Respirasi Aerob dan Pembentukan ATP pada Mitokondria

Dalam mitokondria, pembentukan ATP dari ADP secara tidak langsung

terjadi karena kecenderungan O2secara termodinamika untuk tereduksi, dan

proses ini disebut fosforilasi oksidatif. Seperti pada kloroplas, fosforilasi

dikatalisis oleh perangkat sintesis ATP.

Sintesis ATP pada mitokondria memiliki tangkai dan pentul seperti pada

sintesis tilakoid, dan melintasi membran dalam. Pentulnya menghadap ke

matriks, sedangkan tangkainya menuju ruang antar membran dalam dan

membran luar. ATP dibentuk pada pentul di dalam matriks, kemudian diangkut

menuju sitosol oleh transport balasan dengan ADP berikutnya. ATP kemudian

dipindah dengan melintasi membran luar yang jauh lebih permeable menuju

sitosol, dimana ATP menjalankan berbagai fungsinya. Membran luarmempunyai porin, saluran yang mengalirkan molekul dengan bobot molekul

kurang dari sekitar 5 kDa, sehingga nukleotida dan berbagai metabolit lainnya

dapat melewati membran tersebut dengan mudah.


9/16

9

Gambar 3.1.1. Sintesis ATP (Sumber:http://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-

dan-peranan-bagian-bagian-sel.html)

Proses respirasi aerob yang terjadi pada mitokondria secara singkat

reaksinya yang terjadi adalah sebagai berikut:

C6H12O6+ 6O2 6CO2+ 6H2O + 36 ATPRespirasi aerob pada mitokndria sendiri terjadi dalam tiga tahap, yakni

glikolisis, siklus Krebds, dan transpor electron.

3.2.1. Glikolisis

Glikolisis merupakan langkah pertama dalam tahap

respirasi aerob mitokondria. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma

sel, dan terjadi sebelum masuk ke dalam mitokondria itu sendiri.

Pada tahap glikolisis, terdapat dua langkah reaksi, yakni langkah

memerlukan energi dan langkah melepaskan energi. Pada

langkah memerlukan energi, 2 molekul ATP diperlukan untuk

mentransfer gugus fosfat ke glukosa sehingga glukosa memiliki

simpanan energi yang lebih tinggi, yang nantinya akan

digunakan pada langkah pelepasan energi.

Secara umum, reaksi glikolisis adalah reaksi pelepasan

energi yang memecah 1 molekul glukosa (C6H12O6) ataupun

monosakarida yang lain menjadi 2 molekul asam piruvat, 2NADH
http://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-dan-peranan-bagian-bagian-sel.htmlhttp://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-dan-peranan-bagian-bagian-sel.htmlhttp://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-dan-peranan-bagian-bagian-sel.htmlhttp://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-dan-peranan-bagian-bagian-sel.html


10/16

10

(Nicotinamide Adenine Dinucleotide H), dan 2 ATP. Berikut

penulis lampirkan gambar mengenai glikolisis untuk

memudahkan pemahaman.

Gambar 3.2.1. Tahap Glikolisis (sumber:

staff.jccc.net/pdecell/cellresp/glycolisis.gif)

3.2.2. Siklus Krebs

Siklus Krebs merupakan tahap kedua dari respirasi

aerob. Siklus Krebs dikenal pula dengan nama lainnya, yakni

siklus asam sitrat. Langkah-langkah reaksi siklus krebs adalah

sebagai berikut.

a. Asam piruvat hasil glikolisis masuk ke dalam mitokondria.


11/16

11

b. Asam piruvat melepaskan gugus karboksil dalam bentuk

CO2. Asam piruvat juga memberikan hydrogen dan electron

kepada NAD+ , sehingga membentuk NADH. Selanjutnya

koenzim bergabung dengan sisa 2 atom karbon dari asampiruvat dan membentuk asetil-KoA.

c. Asetil-KoA mentransfer 2 atom karbonnya ke oksaloasetat

membentuk sitrat. Koenzim A dilepaskan dari Asetil KoA.

Setelah itu, adanya penambahan dan pelepasan H2O

mengubah sitrat menjadi asam isositrat.

d. Asam isositrat kemudian melepaskan gugus karboksil dalam

bentuk CO2dan terbentuk asam -ketoglutarat. Hidrogen dan

electron ditansfer kepada NAD, membentuk NADH.

e. Asam -ketoglutarat melepaskan gugus karboksil dalam

bentuk CO2, dan NADH terbentuk. Asam -ketoglutarat

kemudian berikatan dengan molekul koenzim A, membentuk

suksinil-KoA.

f. Koenzim A dilepaskan dan digantikan oleh fosfat (berasal

dari GTP). Fosfat terikat pada ADP membetuk ATP. Suksinil-

KoA berubah menjadi asam suksinat.

g. Elektron dan hydrogen dari asam suksinat ditransfer ke FAD

membentuk FAD2, Asam suksinat berubah menjadi asam

fumarat.

h. Asam fumarat menggunakan H2O membentuk asam malat.

Asam malat mentransfer hydrogen dan electron ke NAD+

membentuk NADH. Asam malat berubah menjadi asam

oksaloasetat yang akan digunakan pada siklus krebs

selanjutnya.

Dari rekasi-reaksi yang telah dijabarkan diatas, dapat

disimpulkan bahwa selama siklus Krebs dilepaskan 3 molekul

karbon dioksida, 4 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP. Sementara itu,

selama proses ini berlangsung, dihasilkan 8 NADH, 2 FADH2,

dan 2 ATP. Perlu diketahui bahwa reaksi siklus Krebs terjadi

sebanyak dua kali untuk setiap glukosa yang di reaksikan pada

tahap glikolisis, karena pada tahap glikolisis, satu molekul

glukosa diubah menjadi dua molekul asam piruvat.


12/16

12

Gambar 3.2.2. Siklus Krebs (Sumber: http://www.

library.thinkquest.org/C004535/media/kreb_cycle.gif)

3.2.3. Transpor Elektron

Transpor electron terjadi di bagian membrane dalam

mitokondria. NADH dan FADH2yang dihasilkan dari siklus Krebs

dan glikolisis memberikan elektron dan H+ ke system transportelektron, yang menyebabkan H+ dipompa ke luar dari membran

dalam mitokondria. Konsentrasi H+di luar membrane dalam

mitokondria menimbulkan gradient elektron antara bagian luar

dan bagian dalam membran dalam mitokondria. Akibatnya, ion

H+ kembali menuju bagian dalam membrane dalam mitokondria

melalui ATP sintase.

ATP sintase merupakan protein yang menempel di

membran dalam mitokondria. Aliran H+ melalui protein transport


13/16

13

ini memacu pembentukan ATP, ADP, dan fosfat. Oksigen bebas

menjaga pembentukan ATP terus berjalan, yaitu dengan

menerima elektron yang dilepaskan pada akhir system transport

elektron. Oksigen akan bergabung dengan H+ membentuk air.ATP yang dihasilkan dalam tahap ini adalah 32 ATP. Berikut

adalah daur transpor electron secara singkat.

Gambar 3.2.3. Proses Transpor Elektron (sumber:

academic.brooklyn.cuny.edu/biology/biof4/page/ele-tr.gif)

3.3. Metabolisme pada Mitokondria

Selama katabolisme aerob berlangsung, NADH terbentuk di dalam

sitoplasma. Sel harus mempunyai suatu cara yang memungkinkan secara

tidak langsung reoksidasi dari tambahan mitokondria NADH oleh rantai

pernafasan, sebab dari efek Pasteur dijelaskan bahwa pengumpulan asam

laktat berhenti apabila oksigen mulai tersedia bagi proses anaerob fakultatif.

Reoksidasi NADH sitoplasma dilakukan oleh sistem ulang alik (shuttle).

Terdapat dua sistem shuttle primer yang bekerja, yaitu : shuttle gliserol fosfat

dan shuttle malat.Keduanya melayani pengaturan jumlah NADH di dalam

sitoplasma. Selain sistem shuttle dan pernafasan, terdapat bukti bahwa NADH

dapat direoksiodasi menjadi NAD+menurut reaksi transhidrogenase : NADP++

NADH NADPH + NAD+


14/16

14

BAB IV

KESIMPULAN

Dari pembahasan yang telah kelompok penulis buat, kami

menyimpulkan beberapa hal yang akan kami jabarkan dalam bentuk poin.

1. Mitokondria terdapat di hampir seluruh sel eukariotik, kecuali pada protista

Chaos (Pelomyxa) carolinensis.

2. Mitokondria secara khusus banyak terdapat di dalam sel dan bagian-bagian sel

yang berkaitan dengan proses-proses aktif. Mitokondria banyak terdapat pada


15/16

15

bagian tubuh antara lain otot, hati, jantung, ginjal, karena bagian tubuh tersebut

paling aktif melakukan kerja dan menghasilkan energi.

3. Bagian-bagian mitokondria terdiri dari membrane dalam, mebran luar, ruang

inter membrane, Krista, dan matriks mitokondria (enzim, ribosom, dan DNAmitokondria).

4. Mitokondria berfungsi sebagai tempat respirasi sel atau pembangkit energi

(pembentukan ATP).

5. Tahap-tahap respirasi aerob mitokondria terdiri dari glikolisis, siklus Krebs, dan

transport elektron.

6. Kegunaan ATP yaitu sebagai energi yang digunakan untuk mengganti sel-sel

yang rusak, memompa jantung, dan lainnya.

7. Reoksidasi NADH sitoplasma selama proses respirasi aerob mitokondria

dilakukan oleh sistem ulang alik (shuttle). Terdapat dua sistem shuttle primer

yang bekerja, yaitu : shuttle gliserol fosfat dan shuttle malat.


16/16

16

DAFTAR PUSTAKA

http://www.ivy-rose.co.uk/Biology/Organelles/Structure-of-Mitochondria.php diakses

pada 29 September 2013, 2.05 PM

http://www.mcgraw-hill.co.uk/he/chapters/9780071102087.pdf diakses pada 29

September 2013, 1.46 PM http://www.med.ufro.cl/clases_apuntes/cs_preclinicas/mg-

fisica-medica/sub-modulo-1/Mitochondria.pdf diakses pada 29 September 2013, 2.32

PM

http://www.ruf.rice.edu/~bioslabs/studies/mitochondria/mitotheory.html diakses pada 29

September 2013, 5.21 PM

http://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-dan-peranan-bagian-bagian-sel.html

diakses pada 29 September 2013, 3:51 PM

http://www.sith.itb.ac.id/profile/pdf/iriawati/bahan-kuliah/bahan-2/STRUKTUR-DAN-

FUNGSI-MITOKONDRIA.pdf diakses pada 29 September 2013, 1.42 PM
http://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-dan-peranan-bagian-bagian-sel.htmlhttp://www.sentra-edukasi.com/2010/04/struktur-dan-peranan-bagian-bagian-sel.html

makalah mitokondria isi

Documents