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.

·       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.

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

·       Wikipedia. http://id.wikipedia.org. (diaks

·       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