Rabu, 26 November 2014
Senin, 03 November 2014
Mitokondria // Biologi Sel
BAB
I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
Tiap organisme atau makhluk
hidup memiliki ukuran yang berbeda-beda. Semakin besar ukuran organism itu,
maka sel penyusunnya semakin banyak. Tubuh kita tersusun atas bermilyar-milyar
sel. Sel didefinisikan sebagai unit structural dan fungsional terkecil yang
menyusun makhluk hidup. Dalam menjalankan fungsinya, sel dilengkapi dengan
bagian-bagian sel yang disebut dengan organel. Salah satu organel yang penting
dalam sel adalah mitokondria.
Mitkondria adalah organel yang
berperan sebagai pabrik energi yang menghasilkan energi bagi sel dalam bentuk
ATP. Mitkondria memiliki struktur yang kecil, dan tersusun atas empat bagian.
Komposisi utama dari mitokondria sendiri adalah protein. Di dalam mitokondria,
untuk membentuk energi, terjadi proses yang disebut respirasi seluler.
Respirasi seluler ini terbagi menjadi empat, yaitu glikolisis, fermentasi,
dekarboksilasi oksidatif piruvat, dan siklus krebs atau dikenal pula
sebagai siklus asam sitrat. Untuk lebih mengenal dan lebih memahami mengenai
mitokondria, akan dibahas di dalam makalah ini.
B. Rumusan
Masalah
Adapun rumusan masalah dari
makalah yang dibuat, yaitu:
1. Bagaimanakah
struktur dari mitokondria?
2. Apa
komposisi kimia dari mitokondria?
3. Apa
fungsi dari mitokondria?
4. Bagaimanakah
proses yang terjadi dalam mitokondria?
C. Tujuan
Adapun tujuan dari
pembuatan makalah, yaitu untuk mengetahui dan memahai tentang mitokondria baik
struktur, komposisi kimia, fungsi, dan proses yang terjadi pada mitokondria.
BAB
II
PEMBAHASAN
A.
Struktur Mitokondria
Mitokondria berasal dari
kata Yunani Kuno yang bearti benang, dan chondrion yang berarti seperti granul
(butir-butiran), sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang seperti benang. Mitokondria adalah organel sel eukariot yang
berfungsi sebagai organ resirasi pembangkit energi dengan menghasilkan
adenosine triphospat (ATP). Jumlah mitokondria tiap sel tergantung jenis sel
dan orgnisme. Mitokondria ditemukan dalam jumlah banyak pada sel yang aktivitas
metaboismenya tinggi yaitu sel-sel kntraktil seperti sperma pada bagian
ekornya, sel otot jantung, dan sel yang aktif membelah seperti epithelium, akar
rambut, dan epidermis kulit.
Mitokondria disebut ‘pembangkit tenaga
listrik sel‘. Mitokondrian adalah organel yang yang digunakan untuk
memproduksi energi dalam bentuk ATP untuk kelangsungan hidup sel. Mitokondria
berisi sejumlah enzim dan protein yang membantu proses karbohidrat dan lemak
yang diperoleh dari makanan yang kita makan untuk melepaskan energi.
B. Bagian-bagian Mitokondria
Mitokondria yang ada di sel tumbuhan dan hewan. Mereka adalah
struktur berbentuk batang yang tertutup dalam dua membran – membran luar dan
membran dalam. Membran terdiri dari fosfolipid dan protein. Ruang di antara dua
membran disebut ruang antar-membran yang memiliki komposisi yang sama seperti
sitoplasma sel. Namun, kandungan protein dalam ruang ini berbeda dari yang di
sitoplasma. Berbagai komponen struktur mitokondria adalah sebagai berikut:
1. Membran luar
Membran luar halus seperti membran dalam dan memiliki fosfolipid
hampir dalam jumlah yang sama sebagai protein. Ia memiliki sejumlah besar
protein khusus yang disebut porins, yang memungkinkan molekul dengan berat 5000
dalton atau kurang untuk melewatinya. Membran luar benar-benar permeabel
terhadap molekul nutrisi, ion, dan molekul ATP ADP.
2. Membran bagian
dalam
Membran dalam lebih kompleks dalam struktur daripada membran
luar karena mengandung kompleks dari rantai transpor elektron dan kompleks
sintetase ATP. Ini permeabel hanya untuk oksigen, karbon dioksida dan air. Ini
terdiri dari sejumlah besar protein yang memainkan peran penting dalam
memproduksi ATP, dan juga membantu dalam mengatur transfer metabolit melintasi
membran. Membran dalam memiliki infoldings disebut krista yang meningkatkan
luas permukaan untuk kompleks dan protein yang membantu dalam produksi ATP,
molekul yang kaya energi.
3. Matriks
Matriks merupakan campuran kompleks enzim yang penting untuk
sintesis molekul ATP, ribosom mitokondria khusus, tRNA dan DNA mitokondria.
Selain itu, ia memiliki oksigen, karbon dioksida dan daur
ulang intermediet lainnya.
Meskipun sebagian besar materi genetik sel
yang terkandung dalam nukleus, mitokondria memiliki DNA sendiri. Mereka
memiliki mesin sendiri untuk sintesis protein dan berkembang biak dengan proses
fisi seperti yang dilakukan bakteri. Karena kemerdekaan mereka dari DNA nukleus
dan kesamaan dengan bakteri, diyakini bahwa mitokondria berasal dari bakteri
dengan endosimbiosis.
Mitokondria hati secara
umum agak memanjang dengan diameter kira-kira 0,5-1,0 µm dan panjang
kira-kira 3 µm. umumnya panjang mitokondria dapat mencapai 7 µm. mitokondria
merupakan organel ang berupa kantung yang diseliputi oleh dua membrane yaitu membran
dalam dan membran luar, sehingga mitokondria memiliki dua kompartemen, yaitu
ruang antar membran (intermembran space) dan matriks (matrix) mitokondria yang
diselimuti langsung oleh membrane dalam.
Membran dalam tidak
berhubungan dengan membran luar. Membran dalam membagi organel menjadi dua
bagian yaitu matriks dan ruang antar membran. Membran luar mengandung protein
transport yang disebut porin. Porin membentuk saluran yang berukuran relative
lebih besar di lapisan ganda lipid membrane luar; sehingga membrane luar dapat
dianggap sebagai saringan yang memungkinkan ion maupun moekul berukuran 5 kDa
atau kurang, termasuk protein berukuran kecil. Membran dalam dan matriks
mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria yaitu terlihat
dalam siklus asam trikarboksilat, oksidasi lemak dan pembentukan energi. Rantai
respirasi terdapat dalam membran dalam ini. Membran dalam dari selimut
mitokondria sangat berbelit-belit meruak ke bagian dalam matriks dengan pola
seperti tabung atau dengan polar lir lembaran di berbagai tempat, yang disebut
krista. 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 berbagai enzim yang bekerja menggunakan ATP (adenosine
triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk memfosforilasi
nukleotida. 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.
B. Komposisi
Kimia Mitokondria
Pada mitokondria utuh, air
merupakan komponen utama yang dominan dan ditemukan di seluruh mitokondria
kecuali dalam lapisan bilayer lipida. Air selain berperan dalam reaksi-reaksi
kimia, juga berperan sebagai medium fisik dimana metabolit dapat berdifusi
diantara system-sistem enzim.
Komponen utama mitokondria
adalah protein. Persentase protein yang ebenarnya berkaitan dengan jumlah
membran dalam yang ada. Membran dalam terdiri atas protein, baik protein
enzimatik maupun protein struktural. Protein mitokondria dapat dikelompokkan
menjadi dua bentuk, yaitu bentuk terlarut dan bentuk tidak terlarut. Protein
terlarut terutama terdiri atas enzim-enzim matriks dan protein perifer membrane
atau protein intrinsic membrane tertentu. Protein tidak terlarut biasanya
menjadi bagian integral membran. Beberapa dari protein ini merupakan protein
struktutal serta beberapa protein enzim.
Komposisi lipida
mitokondria tergantung dan sumber mitokondrianya. Namun demikian, fosfolipida
merupakan bentuk yang dominan. Umumnya fosfolipida terdiri dari ¾ dari total
lipida. Fosfatidilamin dan fosfatidiletanolamin umumnya merupakan fosfatidil
dalam jumlah yang besar pada mitokondria. Namun demikian, ditemukan kadar
kadiolipin dan kolesterol dengan konsentrasi yang rendah.
C. Fungsi
Mitokondria
Fungsi mitokondria bervariasi sesuai dengan jenis sel di mana
mereka berada.
1.
Fungsi yang paling penting dari mitokondria adalah untuk
menghasilkan energi. Makanan yang kita makan dipecah menjadi molekul sederhana
seperti karbohidrat, lemak, dll, dalam tubuh kita. Ini dikirim ke mitokondria
di mana mereka akan diproses lebih lanjut untuk menghasilkan molekul bermuatan
yang bergabung dengan oksigen dan menghasilkan molekul ATP. Seluruh proses ini
dikenal sebagai fosforilasi oksidatif.
2.
Adalah penting untuk menjaga konsentrasi ion kalsium yang tepat
dalam berbagai kompartemen sel. Mitokondria membantu sel-sel untuk mencapai
tujuan ini dengan melayani sebagai tangki penyimpanan ion kalsium.
3.
Mereka juga membantu dalam membangun bagian-bagian tertentu dari
darah, dan hormon seperti testosteron dan estrogen.
4.
Mitokondria dalam sel-sel hati memiliki enzim yang
mendetoksifikasi amonia.
5.
Mereka memainkan peran penting dalam proses kematian sel
terprogram. Sel yang tidak diinginkan dan kelebihan dipangkas selama
perkembangan organisme. Proses ini dikenal sebagai apoptosis. Kematian sel
abnormal akibat disfungsi mitokondria dapat mempengaruhi fungsi organ.
Peran
utama mitokondria adalah sebagai pabrik energi sel yang menghasilkan energi
dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika
piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2¬ menjadi CO2 dan air. Energi yang dihasilkan
sangat efisien yaitu sekitar tiga puluh molekul ATP yang diproduksi untuk
setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis hanya
dihasilkan dua molekul ATP. Proses pembentukan energi atau dikenal sebagai
fosforilasi oksidatif terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang
melibatkan kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam mitokondria.
Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat
kompleks enzim, yang terdiri dari kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks II
(suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q – sitokrom C reduktase),
kompleks IV (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan
Adenine Nucleotide Translocator (ANT).
D.
Gangguan fungsi Mitokondria
Lebih dari 50 juta orang di AS memiliki
gangguan degeneratif kronis yang melibatkan disfungsi mitokondria. Disfungsi
mitokondria dapat mempengaruhi produksi produk sel-spesifik yang penting untuk
fungsi sel yang tepat dan produksi energi. Hal ini pada akhirnya dapat
menyebabkan kematian sel dan kegagalan sistem organ. Hal ini bahkan dapat
membuktikan menjadi fatal dalam beberapa kasus. Ketika kemampuan mitokondria
untuk menghasilkan energi berkurang karena cacat tertentu (mutasi genetik baik
dalam DNA mitokondria atau DNA inti), kondisi ini digambarkan sebagai ‘penyakit
mitokondria. Mengurangi produksi energi dapat menyebabkan disfungsi otak,
gangguan penglihatan, lemah otot, gerakan terbatas anggota badan, dll penyakit
mitokondria dapat menghancurkan kesehatan dari setiap sistem atau organ tubuh.
Hal ini dapat merusak kesehatan jantung, kesehatan pencernaan orang tersebut.
Setiap orang pada usia berapa pun dapat memiliki penyakit mitokondria. Namun,
gejala dapat bervariasi dari orang ke orang, dan sering progresif. Beberapa
gejala adalah infeksi berulang (sistem kekebalan tubuh yang lemah), mengurangi
kapasitas jantung, stroke, kejang, kelelahan otot, masalah pencernaan, masalah
hati, diabetes, obesitas, kebutaan dan tuli. Berbagai faktor lingkungan atau obat-obatan
tertentu dapat mempengaruhi fungsi mitokondria negatif.
Studi menunjukkan bahwa disfungsi mitokondria adalah penyebab
akar dari banyak penyakit umum. Beberapa kondisi kronis dewasa juga berasal
dari dalam disfungsi mitokondria, misalnya, penyakit Alzheimer, penyakit
Parkinson, diabetes, hipertensi, penyakit jantung, osteoporosis, kanker,
penyakit autoimun seperti multiple sclerosis, lupus dan rheumatoid arthritis,
dll Disfungsi drama mitokondria sebuah peran penting dalam gejala penuaan dini.
Seperti mitokondria mengatur metabolisme seluler, lebih banyak penelitian
tentang struktur dan fungsi mereka akan menguntungkan jutaan orang.
E. Glikolisis
Glikolisis adalah rincian
sistematis glukosa dan gula lain untuk kekuatan proses respirasi selular. Ini
adalah reaksi biokimia universal yang terjadi dalam setiap organisme uniseluler
atau multiseluler yang hidup respires aerobik dan anaerobik. Ada jalur
metabolik di mana proses ini terjadi. Tahap glikolisis yang saya hadir di sini
merujuk pada jalur tertentu yang disebut embden-Meyerhof-Parnus jalur. Proses
ini adalah bagian kecil dari siklus respirasi seluler dan metabolisme tubuh
secara keseluruhan, diarahkan untuk menciptakan ATP (Adenosine Triphosphate)
yang merupakan mata uang energi tubuh.
Apa saja tahapan Glikolisis?
Glikolisis secara harfiah
berarti pemecahan glukosa atau dekomposisi. Melalui proses ini, satu molekul
glukosa sepenuhnya dipecah untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat, dua
molekul ATP dan dua NADH (Reduced nikotinamida adenin dinukleotida) radikal
yang membawa elektron yang dihasilkan. Butuh waktu bertahun-tahun penelitian
melelahkan dalam biokimia yang mengungkapkan tahap-tahap glikolisis yang
membuat respirasi selular mungkin. Berikut adalah berbagai tahap yang disajikan
dalam urutan awal terjadinya dengan glukosa sebagai bahan baku utama. Seluruh
proses melibatkan sepuluh tahap dengan membentuk produk pada setiap tahap dan
setiap tahap diatur oleh enzim yang berbeda. Produksi berbagai senyawa di
setiap tahap menawarkan entry point yang berbeda ke dalam proses. Itu berarti,
proses ini dapat langsung mulai dari tahap peralihan jika senyawa yang reaktan
pada tahap yang langsung tersedia.
Tahap1:
Fosforilasi Glukosa
Tahap pertama adalah fosforilasi
glukosa (penambahan gugus fosfat). Reaksi ini dimungkinkan oleh heksokinase
enzim, yang memisahkan satu kelompok fosfat dari ATP (Adenosine Triphsophate) dan menambahkannya ke glukosa, mengubahnya menjadi glukosa
6-fosfat. Dalam proses satu ATP molekul, yang merupakan mata uang energi tubuh,
digunakan dan akan ditransformasikan ke ADP (Adenosin difosfat), karena
pemisahan satu kelompok fosfat. Reaksi keseluruhan dapat diringkas sebagai
berikut:
Glukosa (C6H12O6) + + ATP
heksokinase → Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + ADP
Tahap 2:
Produksi Fruktosa-6 Fosfat
Tahap kedua adalah produksi
fruktosa 6-fosfat. Hal ini dimungkinkan oleh aksi dari enzim phosphoglucoisomerase.
Kerjanya pada produk dari tahap sebelumnya, glukosa 6-fosfat dan berubah
menjadi fruktosa 6-fosfat yang merupakan isomer nya (Isomer adalah molekul yang
berbeda dengan rumus molekul yang sama tetapi susunan berbeda dari atom).
Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut:
Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) +
Phosphoglucoisomerase (Enzim) → Fruktosa 6-Fosfat (C6H11O6P1)
Tahap 3:
Produksi Fruktosa 1, 6-difosfat
Pada tahap berikutnya, Fruktosa
isomer 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1, 6-difosfat dengan penambahan
kelompok fosfat. Konversi ini dimungkinkan oleh fosfofruktokinase enzim yang
memanfaatkan satu molekul ATP lebih dalam proses. Reaksi ini diringkas sebagai
berikut:
Fruktosa 6-fosfat (C6H11O6P1) +
fosfofruktokinase (Enzim) + ATP → Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2)
Tahap 4:
Pemecahan Fruktosa 1, 6-difosfat
Pada tahap keempat, adolase
enzim membawa pemisahan Fruktosa 1, 6-difosfat
menjadi dua molekul gula yang
berbeda yang keduanya isomer satu sama lain. Kedua gula yang terbentuk adalah
gliseraldehida fosfat dan fosfat dihidroksiaseton. Reaksi berjalan sebagai
berikut:
Fruktosa 1, 6-difosfat
(C6H10O6P2) + Aldolase (Enzim) → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) +
Dihydroxyacetone fosfat (C3H5O3P1)
Tahap 5:
interkonversi Dua Glukosa
Fosfat dihidroksiaseton adalah
molekul hidup pendek. Secepat itu dibuat, itu akan diubah menjadi fosfat
gliseraldehida oleh enzim yang disebut fosfat triose. Jadi dalam totalitas,
tahap keempat dan kelima dari glikolisis menghasilkan dua molekul
gliseraldehida fosfat.
Dihidroksiaseton fosfat
(C3H5O3P1) + Triose Fosfat → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1)
Tahap 6:
Pembentukan NADH & 1,3-Diphoshoglyceric
Tahap keenam melibatkan dua
reaksi penting. Pertama adalah pembentukan NADH dari NAD + (nicotinamide adenin
dinukleotida) dengan menggunakan enzim dehydrogenase fosfat triose dan kedua
adalah penciptaan 1,3-diphoshoglyceric asam dari dua molekul gliseraldehida
fosfat yang dihasilkan pada tahap sebelumnya. Reaksi keduanya adalah sebagai
berikut:
Fosfat dehidrogenase Triose
(Enzim) + 2 NAD + + 2 H-→ 2NADH (Reduced nicotinamide adenine dinucleotide) + 2
H +
Triose fosfat dehidrogenase
gliseraldehida fosfat + 2 (C3H5O3P1) + 2P (dari sitoplasma) → 2 molekul asam
1,3-diphoshoglyceric (C3H4O4P2)
Tahap 7:
Produksi ATP & 3-fosfogliserat Asam
Tahap ketujuh melibatkan
penciptaan 2 molekul ATP bersama dengan dua molekul 3-fosfogliserat asam dari
reaksi phosphoglycerokinase pada dua molekul produk 1,3-diphoshoglyceric asam,
dihasilkan dari tahap sebelumnya.
2 molekul asam 1,3-diphoshoglyceric
(C3H4O4P2) + + 2ADP phosphoglycerokinase → 2 molekul 3-fosfogliserat acid
(C3H5O4P1) + 2ATP (Adenosine Triphosphate)
Tahap 8:
Relokasi Atom Fosfor
Tahap delapan adalah reaksi
penataan ulang sangat halus yang melibatkan relokasi dari atom fosfor dalam
3-fosfogliserat asam dari karbon ketiga dalam rantai untuk karbon kedua dan
menciptakan 2 - asam fosfogliserat. Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut:
2 molekul 3-fosfogliserat acid
(C3H5O4P1) + phosphoglyceromutase (enzim) → 2 molekul asam 2-fosfogliserat
(C3H5O4P1)
Tahap 9:
Penghapusan Air
The enolase enzim datang ke
dalam bermain dan menghilangkan sebuah molekul air dari 2-fosfogliserat acid
untuk membentuk asam yang lain yang disebut asam phosphoenolpyruvic (PEP).
Reaksi ini mengubah kedua molekul 2-fosfogliserat asam yang terbentuk pada
tahap sebelumnya.
2 molekul asam 2-fosfogliserat
(C3H5O4P1) + enolase (enzim) -> 2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP)
(C3H3O3P1) + H2O 2
Tahap 10:
Pembentukan piruvat Asam & ATP
Tahap ini melibatkan penciptaan
dua molekul ATP bersama dengan dua molekul asam piruvat dari aksi kinase
piruvat enzim pada dua molekul asam phosphoenolpyruvic dihasilkan pada tahap
sebelumnya. Hal ini dimungkinkan oleh transfer dari atom fosfor dari asam
phosphoenolpyruvic (PEP) untuk ADP (Adenosin trifosfat).
2 molekul asam
phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + + 2ADP kinase piruvat (Enzim) → 2ATP + 2
molekul asam piruvat.
Seperti yang Anda lihat, semua
tahap sebagian besar melibatkan manipulasi kelompok fosfat dan kemudian atom
fosfor yang dimungkinkan oleh berbagai enzim dalam sitoplasma. Enzim seperti
katalis yang membuat reaksi mungkin dan kemudian melepaskan diri.
Ringkasan
Mari saya meringkas semua tahap
pada akhirnya dalam bentuk ringkas. Seluruh proses melibatkan pemecahan satu
molekul glukosa dan menghasilkan 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, 2 molekul air
dari air dan 2 molekul asam piruvat. Produk-produk dari glikolisis selanjutnya
digunakan dalam asam sitrat atau siklus Krebs yang merupakan bagian dari
respirasi selular.
Glukosa (C6H12O6) + 2 [NAD] + +
2 [ADP (Adenosin difosfat)] + 2 [P] i ---> 2 [C3H3O3] - (Piruvat) + 2 [NADH]
(Reduced nicotinamide adenine dinucleotide) + 2H + + 2 [ATP] (Adenosine
Triphosphate) + 2 H2O
Setiap tahap adalah perubahan
energi halus dimungkinkan oleh berbagai enzim hadir dalam sitoplasma yang
bekerja dalam koordinasi. Presisi dengan masing-masing reaksi pergi ke depan
dalam mode disinkronkan sangat menakjubkan
.
F. Fermentasi
Pada peristiwa glikolisis, glukosa
secara bertahap diubah menjadi asam piruvat. Asam piruvat selanjutnya dapat
diubah menjadi sejumlah produk, tergantung pada kondisi metabolism sel secara
umum. Misalnya asam piruvat diubah menjadi asetil koA untuk memasuki daur asam
sitrat dalam kondisi aerob atau dikonversi menjadi etanol atau asam laktat
dalam kondisi anaerb.
1.
Fermentasi Alkohol
·
Pada beberapa mikroba sacharomyces
·
Peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah
menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.
·
Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat
menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul
glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.
Reaksinya :
1. Gula (C6H12O6) ———— asam
piruvat (glikolisis)
2. Dekarboksilasi asam
piruvat.
·
Asampiruvat ———————————————————— asetaldehid +
CO2.
piruvat dekarboksilase CH3CHO)
3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol
2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————————————> 2 C2HsOH + 2 NAD.
enzim alkohol dehidrogenase
Kesimpulan : senyawa Asetaldehid adalah Akseptor ion H+ dari NADH
Ringkasan reaksi :
C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi
untuk jelasnya lihat skema ini
Fermentasi
etanol dari asam piruvat berlangsung dalam keadaan anaerob. Proses ini dapat
berlangsung pada ragi dan beberapa mikroorganisme lainnya. Reaksi ini
dikatalisis oleh piruvat dekarboksilase. Proses fermentasi etanol berlangsung
dua tahap, yaitu: tahap pertama dekarboksilasi piruvat menjadi asetaldehiha dan
tahap kedua adalah reduksi asetaldehida menjadi etanol oleh NADH dengan bantuan
enzim alkohol dehidrogenase.
2. Fermentasi
Asam Laktat
·
Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya
adalah asam laktat.
·
Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.
Laktat
biasanya dibentuk dari piruvat pada berbagai mikroorganisme, tetapi juga dapat
berlangsung pada organism tingkat tinggi seperti pada manusia bila jumlah
oksigen terbatas seperti pada otot disaat berlari cepat. Reduksi piruvat oleh
NADH membentuk laktat dikatalisis oleh laktat dehidrogenase.
Asam
laktat dan asam piruvat, di dalam sel dapat digunakan sebagai prazat untuk
sintesis glukosa. Peristiwa ini dinamakan glukoneogenesis. Asam laktat dan asam
piruvat juga dapat digunakan sebata prazat untuk pembentukan polisakarida lain,
misalnya glikogen atau pati. Peristiwa ini merupakan peristiwa anabolisme.
Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi
enzim
Prosesnya :
1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).
enzim
C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi
2. Dehidrogenasi asam piruvat akan terbentuk asam laktat/Asam susu .
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD
piruvatdehidrogenase
Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.
enzim
Prosesnya :
1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).
enzim
C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi
2. Dehidrogenasi asam piruvat akan terbentuk asam laktat/Asam susu .
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD
piruvatdehidrogenase
Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.
·
Bagaimana caranya agar otot yang kaya akan asam laktat (membuat
lelah) bisa hilang ? prosesnya gimana ya ? bahayakah fermentasi asam laktat ini
?
·
Untuk hal ini kami akan paparkan imaginasi anda dengan melihat
skema siklus Cory ini
·
Apa lagi itu siklus Cory ?
·
Kok bisa ya tubuh mengubah asam laktat menjadi asam piruvat
kembali ?
·
siapa sih yang melakukan ini di tubuh ?
·
Cory mempelajarinya secara detail .
G. Dekarboksilasi
Oksidatif Piruvat
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.
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.
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.
Selama reaksi transisi ini, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH.
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.
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.
Selama reaksi transisi ini, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH.
G. Siklus
Krebs
Setelah glikolisis, mekanisme respirasi selular lain
melibatkan proses-tahapan siklus Krebs, yang juga disebut siklus asam sitrat atau
siklus asam trikarboksilat. Siklus Krebs, juga dikenal sebagai siklus asam
sitrat, adalah langkah-langkah penting metabolisme oksidatif yang terjadi dalam
mitokondria. Siklus Krebs menggunakan dua molekul asam piruvat yang terbentuk
dalam glikolisis dan menghasilkan molekul energi tinggi dari NADH dan flavin
adenin dinukleotida (FADH), serta beberapa ATP.
Siklus Krebs, juga dikenal
sebagai siklus asam sitrat, adalah langkah-langkah penting metabolisme
oksidatif yang terjadi dalam mitokondria.
Siklus Krebs terjadi pada mitokondria sel. Organel yang
berbentuk sosis ini memiliki membran dalam dan luar, dan karenanya, sebuah
kompartemen dalam dan luar. Membran dalam dilipat terhadap dirinya sendiri
berkali-kali, lipatan disebut krista. Mereka agak mirip dengan membran tilakoid pada
kloroplas. Terletak di sepanjang krista adalah enzim penting yang diperlukan
untuk pompa proton dan untuk produksi ATP.
Sebelum memasuki siklus Krebs, molekul asam piruvat yang
diubah. Setiap molekul asam tiga karbon piruvatmengalami konversi ke zat yang disebut asetil koenzim-A,
atau asetil-CoA. Selama proses tersebut, molekul asam piruvat dipecah oleh
enzim, satu atom karbon dilepaskan dalam bentuk karbon dioksida, dan dua atom
karbon yang tersisa digabungkan dengan koenzim yang disebut koenzim A. Kombinasi
ini membentuk asetil-CoA. Dalam prosesnya, elektron dan ion hidrogen ditransfer
ke NAD untuk membentuk NADH energi tinggi.
Asetil-KoA sekarang memasuki siklus Krebs dengan
bergabung dengan asam empat karbon yang disebut asam oksaloasetat. Kombinasi
tersebut membentuk asam enam karbon yang disebut asam sitrat. Asam sitrat
mengalami serangkaian konversi enzim-katalis. Konversi, yang melibatkan sampai
dengan sepuluh reaksi kimia, semuanya disebabkan oleh enzim. Pada Sebagian
langkah, elektron energi tinggi yang dirilis ke NAD. Molekul NAD juga
memperoleh ion hidrogen dan menjadi NADH. Pada salah satu langkah, FAD
berfungsi sebagai akseptor elektron, dan memperoleh dua ion hidrogen menjadi
FADH2. Juga, di salah satu reaksi, energi yang cukup dilepaskan untuk
mensintesis molekul ATP. Karena untuk setiap molekul glukosa ada dua molekul
asam piruvat memasuki sistem, dua molekul ATP terbentuk.
Juga selama siklus Krebs, dua atom karbon dari asetil-CoA
dilepaskan, dan masing-masing membentuk sebuah molekul karbon dioksida. Jadi,
untuk setiap asetil-CoA yang memasuki siklus, dua molekul karbon dioksida
terbentuk. Dua molekul asetil-CoA memasuki siklus, dan masing-masing memiliki
dua atom karbon, jadi empat molekul karbon dioksida akan terbentuk. Pertambahan
empat molekul dengan dua molekul karbon dioksida yang terbentuk dalam konversi
asam piruvat menjadi asetil-CoA, dan penambahan hingga enam molekul karbon
dioksida. Keenam molekul C02 dilepaskan sebagai gas buang dalam siklus Krebs.
Mereka mewakili enam karbon glukosa yang awalnya masuk proses glikolisis.
Pada akhir siklus Krebs, produk akhir asam oksaloasetat.
Hal ini identik dengan asam oksaloasetat yang dimulai dari siklus. Sekarang
molekul siap menerima molekul asetil-CoA lain untuk memulai giliran lain dari siklus
tersebut. Semua mengatakan, bentuk siklus Krebs (per dua molekul asam piruvat)
dua molekul ATP, sepuluh molekul NADH, FADH2 dan dua molekul. NADH dan FADH2
akan digunakan dalam sistem transpor
elektron.
BAB
III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dapat disimpulkan bahwa
mitokondria merupakan salah satu organel sel, yang secara umum memiliki
diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. mitokondria terdiri dari empat
bagian utama, yaitu membrane luar, membrane dalam, ruang antar membrane, dan
matriks yang terletak di bagian dalam membrane. Fungsi utama dari mitokondria
adalah sebagai tempat respirasi sel untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP.
Dalam mitokondria, terjadi proses yang disebut respirasi seluler yang terdiri
atas glikolisis, fermentasi, dekarboksilasi oksidatif piruvat, dan siklus
krebs.
B. Saran
Dalam penerapannya,
diharapkan kepada rekan mahasiswa untuk lebih mengenal dan memahami mitokondria
seabagai penghasil energi sel.
DAFTAR
PUSTAKA
Adnan.
2011. Biologi Sel (Struktur dan Fungsi Sel). Universitas
Negeri Makassar: Makassar
·
Sridianti.2014.mengenal pengertian siklus
krebs. 26 oktober 2014
·
Anonim.2012.Dekarboksilasi oksidatif.Biologipedia.27
oktober 2014
·
Tantri.2013.Tahapan glikolisis.27 oktober
2014
MAKALAH
MITOKONDRIA
Mata Kuliah :Biologi
Sel
Disusun Oleh :
·
Desi Apriani (G.20.11.0002)
·
Rina Rosdiana ( G.15.11.0012)
FAKULTAS MATEMATIKA DAN
ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS MATHLA’UL
ANWAR
2014
Langganan:
Postingan (Atom)