Struktur Mitokondria, Gambar Mitokondria dan Letak Mitokondria

Calon Ilmuan Biologi - Struktur Mitokondria, Gambar Mitokondria dan Letak Mitokondria - Setiap makhluk hidup terbuat dari sel: sebuah kompartemen kecil yang dikandung oleh sebuah membran. Sel adalah hal terkecil yang dapat berkembang biak.

Ketika kita melihat ke dalam sel, kita melihat bahwa mereka memiliki sub-kompartemen yang lebih kecil, yang dikenal sebagai "Organel" yang melakukan fungsi berbeda yang penting bagi sel-sel hidup.

Mitokondria ditemukan di sel eukariotik. Mitokondria dapat ditemukan dalam satu keadaan mitokondria besar. Namun, di beberapa sel lain dapat memiliki ratusan hingga ribuan mitokondria. Jumlahnya tergantung pada aktivitas metabolisme sel. 

Secara umum, mitokondria berbentuk seperti sosis meskipun beberapa di antaranya sering berubah karena aliran sitoplasma. Panjang mitokondria berkisar antara 2 hingga 5 mm dan 0,5 hingga 1,0 mm.

Untuk menghasilkan semua energi itu, mitokondria membutuhkan oksigen. Mitokondria secara efektif membakar makanan dengan cara yang dikontrol secara hati-hati untuk menghasilkan energi kimia melalui proses yang disebut "fosforilasi oksidatif". Dan sama seperti api akan dipadamkan tanpa oksigen, jika mitokondria kekurangan oksigen, mereka juga berhenti bekerja => Tidak ada energi; Tidak hidup!

Selama serangan jantung, atau stroke, darah berhenti memberikan oksigen ke jantung dan otak. Kedua organ ini melakukan banyak pekerjaan dan membutuhkan banyak energi. Tanpa oksigen, mitokondria berhenti bekerja, dan sel-sel di otak atau jantung rusak atau bahkan mati. 

Anehnya, jika oksigen tidak kembali, mitokondria menjadi kewalahan dan menghasilkan banyak "radikal bebas". Ini adalah bahan kimia yang sangat reaktif yang menyebabkan banyak kerusakan.

Pengertian Mitokondria

Mitokondria adalah membran sel ganda. Membran luar memiliki struktur yang halus dan berfungsi untuk membatasi bagian dalam mitokondria ke sitoplasma. Membran bagian dalam memiliki struktur lipatan yang disebut kristas. 

Di antara kristal ada ruang krisan yang mengandung cairan yang disebut matriks. Matriksnya terdiri dari ribosom, ADN, dan bahan lainnya. Kehadiran krista menyebabkan permukaan membran mitokondria menjadi lebih luas sehingga proses pernapasan yang menghasilkan ATP lebih efektif. Sehubungan dengan kemampuannya untuk menghasilkan energi, mitokondria sering disebut sebagai unit pembangkit listrik sel.

Struktur Mitokondria

Pada tahun 1981 tinjauan sejarah mitokondria dalam Journal of Cell Biology, penulis Lars Ernster dan Gottfried Schatz mencatat bahwa pengamatan pertama mitokondria oleh Richard Altmann pada tahun 1890. Altmann menyebut mereka "bioblasts," karena mereka menggambarkan tampilan yang mereka lihat. 

Nama itu diberikan oleh Carl Benda pada tahun 1898, berdasarkan pengamatannya mengembangkan sperma. "Mitochondria" berasal dari dua kata Yunani: "mitos" yang berarti benang, dan "Chondros" yang berarti granul. Seperti yang dijelaskan oleh Karen Hales, seorang profesor biologi di Davidson College, organel ini dinamis, dan terus menyatu membentuk rantai, dan kemudian pecah.

Mitokondria individu berbentuk kapsul, dengan membran luar dan membran dalam bergelombang, yang menyerupai jari yang menonjol. Lipatan membran ini disebut kristal, dan berfungsi untuk meningkatkan luas permukaan membran secara keseluruhan. 

Ketika dibandingkan dengan kristal, membran luar lebih berpori dan kurang selektif dari bahan yang mungkin masuk. Matriks adalah bagian sentral dari organel dan dikelilingi oleh krista. Matriks mengandung enzim dan DNA. Mitokondria adalah organel seperti kebanyakan orang lain (dengan pengecualian kloroplas tumbuhan) karena mereka memiliki kumpulan DNA dan gen sendiri yang menyandi protein.

Gambar mitokondria

Gambar mitokondria. (A): mikrograf elektron dari mitokondria tunggal, di mana Anda dapat melihat banyak kristal. Mitokondria memiliki ukuran mulai dari 1 hingga 10 m. (B): Sebuah model mitokondria yang menunjukkan pengaturan terorganisir dari membran dalam dan luar, matriks protein, dan membran mitokondria dilipat.

Gambar Mitokondria

Plant mitochondria pertama kali dilihat oleh Friedrich Meves pada tahun 1904, seperti yang disebutkan oleh Ernster dan Schatz (Journal of Cell Biology, 1981). Sementara tumbuhan dan hewan memiliki mitokondria tidak berbeda dalam struktur dasarnya, Dan Sloan, asisten profesor di University of Colorado mengatakan, genom mereka sangat berbeda. Mereka bervariasi dalam ukuran dan struktur.

Menurut Sloan, genom di sebagian besar tanaman berbunga sekitar 100.000 pasangan basa dalam ukuran, dan sebagai besar dapat mencapai 10 juta pasangan basa. Sebaliknya, genom mamalia sekitar 15.000 hingga 16.000 pasangan basa dalam ukuran. 

Selain itu, sementara genome mitokondria hewan memiliki konfigurasi melingkar yang sederhana, Sloan mengatakan bahwa genom mitokondria tanaman, meskipun digambarkan sebagai lingkaran, dapat mengambil bentuk alternatif. "Struktur aktual mereka in vivo tidak dipahami dengan baik. Mereka mungkin molekul bercabang kompleks," katanya.

Fungsi Mitokondria

Fungsi utama mitokondria adalah untuk memetabolisme atau memecah karbohidrat dan asam lemak untuk menghasilkan energi. Sel-sel eukariotik menggunakan energi dalam bentuk molekul kimia yang disebut ATP (adenosine triphosphate).

Generasi ATP terjadi di matriks mitokondria, meskipun langkah awal metabolisme karbohidrat (glukosa) terjadi di luar organel. Menurut Geoffrey Cooper dalam "Cell: A Molecular Approach to 2nd Edition" (Sinauer Associates, 2000), glukosa pertama diubah menjadi piruvat dan kemudian diangkut ke dalam matriks.

ATP dihasilkan melalui program tiga langkah. Pertama, menggunakan enzim yang terkandung dalam matriks, piruvat dan asam lemak diubah menjadi molekul yang dikenal sebagai asetil-KoA. Ini kemudian menjadi bahan awal untuk reaksi kimia kedua yang dikenal sebagai siklus asam sitrat atau siklus Krebs.

Langkah ini menghasilkan banyak karbon dioksida dan dua molekul tambahan, NADH dan FADH2, yang kaya elektron. Dua molekul bergerak ke membran mitokondria bagian dalam dan memulai langkah ketiga: fosforilasi oksidatif. Dalam reaksi kimia terakhir ini, NADH dan FADH2 menyumbangkan elektron mereka ke oksigen, yang mengarah ke kondisi yang cocok untuk pembentukan ATP.

Fungsi sekunder mitokondria adalah mensintesis protein untuk digunakan sendiri. Mereka bekerja secara independen, dan menyalin DNA ke RNA, dan terjemahan RNA menjadi asam amino (protein), tanpa menggunakan komponen sel. Namun, di sini juga, ada perbedaan pada eukariota. Urutan tiga nukleotida DNA UAG (urasil-adenin-guanin) adalah instruksi penerjemahan untuk berhenti di nukleus eukariotik.

Menurut para penulis "Molecular Cell Biology edisi 4" (WH Freeman, 2000), sementara urutan ini juga menghentikan terjemahan dalam mitokondria tumbuhan, ia mengkodekan asam amino triptofan pada mitokondria mamalia, lalat buah dan ragi. 

Selain itu, transkrip RNA yang muncul dari gen mitokondria diproses secara berbeda pada tumbuhan daripada pada hewan. "Banyak modifikasi harus terjadi pada mitokondria tanaman agar gen menjadi fungsional," kata Sloan. 

Sebagai contoh, pada tumbuhan, nukleotida individu mentranskripsikan RNA yang diedit sebelum translasi atau sintesis protein terjadi. Juga, intron, atau bagian dari RNA mitokondria yang tidak membawa instruksi untuk sintesis protein, disingkirkan.

Mitokondria asal: Teori endosymion

Dalam makalahnya tahun 1967, "On the Origins of Mitosing Cells" diterbitkan dalam Journal of Theoretical Biology, ilmuwan Lynn Margulis mengusulkan teori untuk menjelaskan bagaimana sel-sel eukariotik bersama dengan organel-organel mereka terbentuk. Dia menyarankan bahwa mitokondria dan kloroplas tumbuhan dulunya sel prokariotik hidup bebas yang ditelan oleh sel inang primitif eukariotik.

The "teori endoconferential" dari hipotesis Margulis 'sekarang dikenal sebagai Dennis Searcy, profesor emeritus di University of Massachusetts Amherst, menjelaskan sebagai berikut: "Dua sel mulai hidup bersama, bertukar semacam substrat atau metabolit [produk metabolik, seperti ATP. ]. Asosiasi menjadi keharusan, jadi sekarang, sel inang tidak dapat hidup secara terpisah. "

Bahkan pada saat itu Margulis mencetuskannya, versi dari teori endosymorous yang ada, sekitar tahun 1910 dan 1915. "Meskipun ide-ide ini tidak baru, dalam makalah ini mereka telah disintesis sedemikian rupa agar konsisten dengan data baru pada biokimia dan subselular sitologi organel, "tulisnya dalam makalahnya. 

Menurut sebuah artikel 2012 tentang evolusi mitokondria oleh Michael Gray dalam jurnal Cold Spring Harbor Biological Perspectives, Margulis mendasarkan hipotesisnya pada dua bagian kunci. Pertama, mitokondria memiliki DNA mereka sendiri. Kedua, organel mampu menerjemahkan pesan yang dienkode dalam gen mereka menjadi protein, tanpa menggunakan sumber sel eukariotik.

Pengurutan genom dan analisis DNA mitokondria telah menentukan bahwa Margulis benar tentang asal mitokondria. Silsilah organel telah ditelusuri kembali ke nenek moyang bakteri primitif yang dikenal sebagai alphaproteobacteria (α-Proteobacteria).

Meskipun konfirmasi pewarisan bakteri mitokondria, teori endosymbion terus diselidiki. "Salah satu pertanyaan terbesar saat ini adalah, 'Siapa sel inang?'". Sebagai catatan Gray dalam artikelnya, pertanyaan seperti, apakah mitokondria berasal setelah sel eukariotik muncul (seperti hipotesis dalam teori endosimbion) atau apakah mitokondria dan sel inang muncul bersamaan, pada saat yang sama.