Mitokondria: apa itu, karakteristik dan fungsinya

Mitokondria adalah organel kecil ditemukan di sel kita dan di hampir semua organisme eukariotik.

Fungsinya sangat penting bagi kehidupan organisme, karena merupakan penghasil sejenis bahan bakar sehingga proses metabolisme dapat dilakukan di dalam sel.

Di bawah ini kita akan melihat lebih dalam apa organel-organel itu, apa bagian-bagiannya, fungsinya, dan hipotesis apa yang diajukan untuk menjelaskan bagaimana mereka berasal.

• Artikel terkait: "Bagian sel dan organel yang paling penting: gambaran umum"

Apa itu Mitokondria?

Mitokondria adalah organel yang terdapat pada interior sel eukariotik yang memiliki fungsi yang sangat penting bagi kehidupan, karena mereka bertanggung jawab untuk menyediakan energi ke sel, memungkinkannya untuk melakukan berbagai proses metabolisme. Bentuknya melingkar dan membentang, memiliki beberapa lapisan dan tonjolan di dalamnya, di mana mereka cocok bersama. protein yang memungkinkan berbagai proses dilakukan untuk memberikan energi ini, dalam bentuk ATP (adenosin). trifosfat).

Organel-organel ini dapat terjadi dalam jumlah yang bervariasi di lingkungan sel, dan jumlahnya secara langsung berkaitan dengan kebutuhan energi sel. Itulah sebabnya tergantung pada jaringan yang membentuk sel, lebih atau kurang mitokondria dapat diharapkan. Misalnya, di hati, di mana ada aktivitas enzim yang tinggi, sel-sel hati sering memiliki beberapa organel ini.

Morfologi

Mitokondria adalah, seperti yang Anda duga, struktur yang sangat kecil, mulai dari ukuran 0,5 hingga 1 m. (mikrometer) dengan diameter dan panjang hingga 8 m, memiliki bentuk setengah bola yang diregangkan, seperti sosis lemak.

Jumlah mitokondria di dalam sel berhubungan langsung dengan kebutuhan energinya. Semakin banyak energi yang dibutuhkan, semakin banyak mitokondria yang dibutuhkan sel. Himpunan mitokondria disebut chondriome seluler.

Mitokondria dikelilingi oleh dua membran dengan fungsi yang berbeda dalam hal aktivitas enzimatik, dipisahkan dalam tiga ruang: sitosol (atau matriks sitoplasma), ruang antarmembran dan matriks mitokondria.

1. Membran luar

Ini adalah lapisan ganda lipid luar, permeabel terhadap ion, metabolit, dan banyak polipeptida. Mengandung protein pembentuk pori, yang disebut porin, yang membentuk saluran anion berpintu tegangan. Saluran ini memungkinkan lewatnya molekul besar hingga 5.000 dalton dan diameter perkiraan 20 (ångström)

Sebaliknya, membran luar melakukan beberapa fungsi enzimatik atau transportasi. Mengandung antara 60% dan 70% protein.

2. Membran dalam

Membran bagian dalam terdiri dari sekitar 80% protein, dan tidak seperti bagian luarnya, membran ini tidak memiliki pori-pori dan sangat selektif. Berisi banyak kompleks enzim dan sistem transpor transmembran, yang terlibat dalam translokasi molekul, yaitu memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain.

3. Punggungan mitokondria

Pada sebagian besar organisme eukariotik, punggungan mitokondria muncul sebagai septa tegak lurus yang rata. Jumlah punggungan di mitokondria diyakini sebagai cerminan dari aktivitas seluler mereka. punggung bukit mewakili peningkatan luas permukaan yang signifikan sehingga protein yang berguna untuk berbagai proses dapat digabungkan yang berlangsung di dalam mitokondria.

Mereka terhubung ke membran dalam pada titik-titik tertentu, di mana pengangkutan metabolit antara kompartemen mitokondria yang berbeda akan difasilitasi. Di bagian mitokondria ini, fungsi yang terkait dengan metabolisme oksidatif dilakukan, seperti rantai pernapasan atau fosforilasi oksidatif. Sini kita dapat menyoroti senyawa biokimia berikut::

• Rantai transpor elektron, terdiri dari empat kompleks enzim tetap dan dua pengangkut elektron bergerak.
• Kompleks enzim, saluran ion hidrogen dan ATP sintase, yang mengkatalisis sintesis ATP (fosforilasi oksidatif).
• Protein pengangkut, yang memungkinkan lewatnya ion dan molekul melaluinya, di antara yang paling menonjol kita memiliki asam lemak, asam piruvat, ADP, ATP, O2, dan air; dapat disorot:

4. Ruang antar-membran

Di antara kedua membran, ada ruang yang berisi cairan yang mirip dengan sitoplasma, dengan konsentrasi tinggi proton, karena pemompaan partikel subatomik ini oleh kompleks enzim rantai pernapasan.

Di dalam media intramembran ini terletak berbagai enzim, yang terlibat dalam transfer ikatan energi tinggi ATPseperti adenilat kinase atau kreatin kinase. Selain itu, karnitin dapat ditemukan, zat yang terlibat dalam pengangkutan asam lemak dari sitoplasma ke interior mitokondria, di mana mereka akan dioksidasi.

5. Matriks mitokondria

Matriks mitokondria, juga disebut mitosol, mengandung lebih sedikit molekul daripada sitosol, meskipun di dalamnya Anda juga dapat menemukan ion, metabolit yang akan dioksidasi, DNA sirkular yang mirip dengan bakteri dan beberapa ribosom (mitribosom), yang melakukan sintesis beberapa protein mitokondria dan sebenarnya mengandung RNA mitokondria.

Ia memiliki organel yang sama dengan organisme prokariotik yang hidup bebas, yang berbeda dari sel kita karena tidak memiliki nukleus.

Dalam matriks ini ada beberapa jalur metabolisme mendasar untuk kehidupan, seperti siklus Krebs dan beta-oksidasi asam lemak.

Fusi dan fisi

Mitokondria memiliki kemampuan untuk membelah dan menyatu dengan relatif mudah, dan ini adalah dua tindakan yang terus-menerus terjadi dalam sel. Ini melibatkan pencampuran dan pembagian DNA mitokondria dari masing-masing unit organel ini..

Dalam sel eukariotik tidak ada mitokondria individu, tetapi jaringan yang terhubung ke sejumlah variabel DNA mitokondria. Salah satu fungsi yang mungkin untuk fenomena ini adalah untuk berbagi produk yang disintesis oleh berbagai bagian jaringan, memperbaiki cacat lokal atau, sederhananya, berbagi DNA mereka.

Jika dua sel yang memiliki mitokondria berbeda melebur, jaringan mitokondria yang akan muncul dari penyatuan akan menjadi homogen hanya dalam waktu 8 jam. Karena mitokondria terus-menerus bergabung dan membelah, sulit untuk menentukan jumlah total organel ini dalam sel a. jaringan tertentu, meskipun dapat diasumsikan bahwa jaringan yang paling banyak bekerja atau membutuhkan energi paling banyak akan memiliki banyak mitokondria sebagai akibat dari pembelahan.

Pembelahan mitokondria dimediasi oleh protein, sangat mirip dengan dinaminyang terlibat dalam pembentukan vesikel. Titik di mana organel-organel ini mulai membelah sangat bergantung pada interaksinya dengan retikulum endoplasma. Membran retikulum mengelilingi mitokondria, menyempitkannya dan akhirnya membelahnya menjadi dua.

• Anda mungkin tertarik: "Jenis sel utama tubuh manusia"

fitur

Fungsi utama mitokondria adalah produksi ATP, yang dikenal sebagai bahan bakar untuk proses seluler. Namun, mereka juga melakukan bagian dari metabolisme asam lemak melalui beta-oksidasi, selain bertindak sebagai penyimpan kalsium.

Selain itu, dalam penelitian beberapa tahun terakhir, organel ini telah dikaitkan dengan apoptosis, yaitu kematian sel, selain kanker dan penuaan tubuh, serta munculnya penyakit degeneratif seperti parkinson atau diabetes.

Salah satu manfaat untuk pengujian genetik yang ditawarkan oleh mitokondria adalah DNA mereka, yang berasal langsung dari garis ibu. Para peneliti dalam silsilah dan antropologi menggunakan DNA ini untuk membangun silsilah keluarga. DNA ini tidak tunduk pada rekombinasi genetik karena reproduksi seksual.

1. Sintesis ATP

Di mitokondria inilah sebagian besar ATP diproduksi untuk sel eukariotik non-fotosintetik.

Mereka memetabolisme asetil-koenzim A, melalui siklus enzimatik asam sitrat, dan menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan NADH. NADH memberikan elektron ke rantai transpor elektron di membran mitokondria bagian dalam. Elektron ini bergerak sampai mencapai molekul oksigen (O2), menghasilkan molekul air (H2O).

Transpor elektron ini digabungkan dengan proton, yang berasal dari matriks dan mencapai ruang antarmembran. Ini adalah gradien proton yang memungkinkan ATP disintesis berkat aksi suatu zat, yang disebut ATP sintase, mengikat fosfat ke ADP, dan menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron terakhir (fosforilasi). oksidatif).

Rantai transpor elektron dikenal sebagai rantai pernapasan, mengandung 40 protein.

2. Metabolisme lipid

Jumlah lipid yang baik yang ada dalam sel adalah berkat aktivitas mitokondria. Asam lysophosphatidic diproduksi di mitokondria, dari mana triasilgliserol disintesis.

Asam fosfatidat dan fosfatidilgliserol juga disintesis, yang diperlukan untuk produksi kardiolipin dan fosfatidil etanolamin.

Asal Usul Mitokondria: Sel Di Dalam Sel?

Pada tahun 1980 Lynn Margulis, salah satu wanita terpenting dalam sains, menemukan kembali teori lama tentang asal usul organel ini, merumuskannya kembali sebagai teori endosimbiotik. Menurut versinya, lebih update dan berdasarkan bukti ilmiah, sekitar 1.500 juta tahun yang lalu, sel prokariotik, yaitu, tanpa nukleus, mampu memperoleh energi dari nutrisi organik menggunakan oksigen molekuler sebagai oksidan.

Selama proses tersebut, ia menyatu dengan sel prokariotik lain, atau dengan apa yang mungkin merupakan sel eukariotik pertama, difagositosis tanpa dicerna. Fenomena ini didasarkan pada kenyataan, karena bakteri telah terlihat menelan orang lain tetapi tanpa mengakhiri hidup mereka. Sel yang diserap membentuk hubungan simbiosis dengan inangnya, menyediakannya dengan energi dalam bentuk ATP., dan inang menyediakan lingkungan yang stabil dan kaya nutrisi. Saling menguntungkan yang besar ini dikonsolidasikan, akhirnya menjadi bagian darinya, dan ini akan menjadi asal mula mitokondria.

Hipotesis ini cukup logis jika kesamaan morfologi antara bakteri, organisme prokariotik yang hidup bebas, dan mitokondria diperhitungkan. Misalnya, keduanya berbentuk memanjang, memiliki lapisan yang sama, dan yang paling penting, DNA mereka melingkar. Selain itu, DNA mitokondria sangat berbeda dari inti sel, memberikan kesan bahwa itu adalah dua organisme yang berbeda.

Referensi bibliografi:

• Friedman, J R., Nunnari, J.. (2014). Bentuk dan fungsi mitokondria Alam. 505: 335-343.
• Kiefel, B. R., Gilson, P. R., Beech P. L (2006). Biologi sel dinamika mitokondria. Tinjauan internasional sitologi. 254: 151-213.
• Mac Askill, A. F., Kittler, J. T. (2010). Kontrol transportasi mitokondria dan lokalisasi di neuron. Tren dalam biologi sel. 20: 102-112