1 w

Mitokondria merupakan salah satu organela khas yang memiliki sejumlah ciri yang tidak dimiliki oleh organela yang lainnya. Mitokondria memiliki materi genetik sendiri , meskipun sebagian besar informasi genetik bagi biogenesis dan f ngsi mitokondria justru terletak di Genon nukleus. Beberapa peneliti seperti Avis dan Lansman ( 1983). Brown (1983). dan Bourrsot (1985) mengungkapkan peran yang besar dari DNA mitokondria (mtDNA) dalam studi keragaman genetik dan biologi populasi. Hal ini ditunjukkan dari derajat polimorfismenya yang tinggi, hubungan yang jelas antara polimorfisme dengan substitusi basa penyusun genonnya. Beberapa hal yang mendukung penggunaan mt DNA mitokondria sebagai penanda penelusuran hubungan kekerabatan keragaman genetika pada suatu organisme yaitu : DNA Mitokondria terdapat dalam jumlah kopi yang tinggi. Jumlah kopi yang tinggi ini menjadikan nya mudah diisolasi dan dipurifikasi untuk berbagai keperluan analisis genon, ukuran DNA Mitokondria relatif kecil (14-39 kb) sehingga dapat dipelajari sebagai satu kesatuan yang utuh, bagian-bagian dari genon mitokondria berevolui dengan kecepatan yang berbeda-beda, DNA mitokondria hewan tidak memiliki intron ataupun spacer yang berukuran besarantar gennyadan DNA mitikondria bersifat khusus karena diturunnkan melalui induk betinanya tanpa mengalami rekombinasi. Penggunaan DNA mitokondria sebagai penanda penelusuran hubungan kekerabatan pada suatu organisme dapat memberikan informasi secara kuantitatif mauou kualitatif. Studi keragarnan genetika intetspesifik berdasarkan perbedaan dan persamaan mtDNA dapat menghasilkan rekonstruksi filogenik dari beberapa spesies yang saling berdekatan.. Dengan demikian dapat disimpulkan DNA mitikondria memiliki banyak sifat khusus dan positif yang dapat dijadikan sebagai penanda genetik penelusuran kekerabatan suatu organisme Kata Kunci : Mitokondria, Penelusuran Kekerabatan, Organisme

Mitokondria Merupakan salah satu organela sel yang bertanggung jawab dalam metabolisme aerobik pada sel-sel eukariot. Salah satu fungsi dari mitokondria adalah melakukan oksidasi. Energi yang dilepas dari hasil oksidasi tersebut digunakan untuk mensinteis ATP. Jumlah mitokondria dalam sebuah sel tergantung pada kebutuhannya terhadap energi yang di perlukan. Menurut Yaffe, bentuk eksternal dari mitikondria sangat

berfariasi walaupun kebanyakan mitokondria memiliki bentuk lonjong. Organela tersebut seringkali ditemukan pada jaringan retikular, meskipun demikian organisasi struktur internalnya sangat terkonservasi. Mitokondria memiliki memran luar yang halus sedangkan membran dalamnyasangat berlekuk-lekuk. Membran luar mitokondria berpori-pori sehingga sehingga dapat dilewati oleh banyak molekul sementara memran dalamnya sangat impermeabel dan banyak memiliki protein trasnporsoesifik yang menyebabkan molekul-molekul tertentu dapat keluar memasuki matriks mitokondria. Mitokondria merupakan salah satu organela khas yang memiliki sejumlah ciri yang tidak dimiliki oleh organela yang lainnya. Mitokondria memiliki materi genetik sendiri , meskipun sebagian besar informasi genetik bagi biogenesis dan fungsi mitokondria justru terletak di Genon nukleus. Selain hal tersebut mitokondria juga mengimpor protein-protein yang dispesifikasi oleh DNA dari nukleus. Berikut merupakan gambar bentuk dari Mitokondria

1.1. Gambar Mitikondria

Ajaran untuk mempelajari hal-hal yang terkecil tercantum dalam surat Al-Baqarah Ayat: 164

Artinya: Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan. Selain pada surat Al-Baqarah ayat 164 juga terdapat dalam surat Al-Furqan.

Artinya : Yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagi-Nya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya. Dalam surat tersebut Allah menjelaskan bahwa dimuka bumi terdapat berbagai jenis hewan dari ukuran mikro sampai dengan ukuran makro. Sesungguhnya dari hewan yang berukuran mikro tersebut terjadi berbagai proses kehidupan yang bermanfaat bagi lingkungan sekitarnya.

PEMBAHASAN

Teori endosimbiosis Lynn Margulis, seorang ahli mikrobiologi kenamaan, adalah yang pertama menetuskan hipotesis endosimbiosis untuk menjelaskan asal-usul mitrokondria, Saat ini, hipotesis ini telah diterima segabagai fakta dalam dunia sains, meskipun banyak aspek yang perlu diteliti mengenainya. Oleh karena itu hipotesis tersebut telah bisa disebut sebagai “ Teori”. Pada dasarnya, teori endosimbiosis menyatakan bahwa organel-organel utama eukariota yaitu mitokondria dan kloroplas, berasal dari simbion-simbion inangnya. Hal ini dibuktikan oleh penelitian mengenai rRNA dan data-data molekuler lainnya. (Pace,1997). Teori tersebut menjelasskan asal usul mitokondria seperti pada gambar berikut ini :

1.2. Gambar Proses Endosimbiosis

Beberapa sel purba dapat mengingesti (menelan) partikel-partikelmakanan melalui invaginasi (pelekukan ke dalam) endositik dari memran plasmanya. Barangkali ada setidaknya sebuah sel pencari makanan berukuran besar dan mampu berfermentasi dengan menelan satu atau lebih bakteri respirasi keail namun tidak menelannya. Endosimbiosis dapat bertahan hidup pada lingkungan yang kaya akan nutrisidan dapat bersembunti dari sel predator. Sebaliknya, sel-sel pencari makan mendapatkan keuntungan energi dari respirasi oksidatif melebihi selfermentasi. Keuntungan-keuntungan komlementer tersebut kemudian berevolusi menjadi sebuah hubungan simbiosis (hidup bersama) sampai kesuatu titikdamana salah satu entitas tidak dapat hidup tanpa entitas lainnya. Proses penggabungan sel inang dan endosimbiosis-endosimbiosisnya tersebutdi duga telah memunculkan mitokondria pada sel-sel eukariotikmodern setidaknya1,5 Milyar tahun yang lalu (Stansfield dkk. 2003) Teori endosimbiosis dapat pula digunakan unntuk menjelaskan berbagai ciri dari mitokondria seperti yang diungkapkan oleh (Madigan dkk. 1999 dan Stansfield 2003)

1. Mitokondria dan juga kloroplas mempunyai ukutan yang kira-kira mirip dengan bakteri.

2. Genonnya terdapat didalam sebuah molekul sirkuler kovalen tertutup tunggal tanpa hison, seperti bakteri.

3. Kedua orgenel tersebut bereproduksi secara aseksual melalui pertumbuhan dan pembelahan biner, Sintesis mitokondria berlangsung secara otonom terdapat nucleus dan sel, sehingga dalam satu sel banyak ditemukan mitokondria.

4. Mitokondria dan kloroplas memiliki ribisom sendiri.Ribosom yang terdapat pada organel tersebut mempunyai bentuk dan ukuran yang serupa dengan ribosom bakteri. Ribosom bakteri, mitokondriakloroplas maupun prokariotaberukuran 70S, 70S merupakanciri kahs prokariota.

5. Sintesis protein pada mitokondria dan kloroplas dihambat oleh berbagai antibiotik yang menginaksifasi ribosom bakteri, namun hanya mempunyai efek yang kecil pada ribosom sitoplasma eukarioik.

6. Polipeptida yang baru dibentuk pada bakteri, mitokondria dan kloroplas mempunyai N-formilmetionin pada amnionnya.

7. Genon mitokondriadan kloroplas mengkodekan molekul tRNA dan rRNA bsgi system-sistem proteinya sendiri.

8. Kudua organel tersebut mempunyai memran ganda, merman dalamnya menyerupai mebran plasma endosimbion nenek moyang sedangkan merman luarnya mempresentasikanmemran plasma emran plasma sel inang pencari makannya. Sesuai dengan teori endosimbiosis, mitokondria telah kehilangan sebagian gennya dalam adaptasi bersama sel iangnya. Proses adaptasi tersebut melibatkan transver kebanyakan gen-gen pada bakteri endisimbion kedalam nucleus sel inang.Proses transver tersebut merupakan preoses evolusioner yang terus berlangsung karena, beberapa peneliti menunjukkan bahwa pada masa yang relatifibaru telah terjadi transver informasi genetik pada beberapa jenis tumbuhandari mitokondria ke genon nukleus, termasuk gen-gen rantai respiratoris dan gen-gen protein ribosomal yang penting. DNA Mitokondria

1.3. Gambar DNA Mitokondria

Mitokondria miliki molekul DNA tersendiri dengan ukuran kecil yang susunannya berbeda dengan DNA inti. Setiap sel rnengandung satu sampai ratusan mitokondria. DNA mitokondria memrupakan DNA utas ganda yang berhentuk sirkuler. Ukuran dan sekuen DNA dari genom mitokondria telah diungkapkan, misalnya pada mencit. Ukuran ganom mitokondria hewan berkisar dari 14,000-39,000. Terlihat bahwa ukuran genom mitokondria minimum yaitu untuk : yaituntukberfungsinya mitokondria hewan multiseluler adalah 14,000 pasangan basa. Ukuran genom mitokondria relatif sangat kecil bila dibandingkan dengan ukuran genom intinya. Karena ukuran genomnya yang relative kecril ini maka genon ini dapat dipelajari secara menyeluruh sebagai suatu unit tersendiri. Genom mitokondria tumbuhan jauh lebih besar dan bahkan sampai puluhan kali ukuran genom mitokondria hewan. 117-2.400 kh. Beberapa peneliti seperti Avis dan Lansman ( 1983). Brown (1983). dan Bourrsot (1985) mengungkapkan peran yang besar dari DNA mitokondria (mtDNA) dalam studi keragaman genetik dan biologi populasi. Hal ini ditunjukkan dari derajat polimorfismenya yang tinggi, hubungan yang jelas antara polimorfisme dengan substitusi basa-basa penyusun genomnya. dan lain-lain. Menurut Gray dkk. Berdasarkan data yang dikumpulkan pada database informasi genetika mitokondria,

mitokondria kini dapat dibedakan menjadi dua tipe dasar yaitu Ancestral (genon yang mememilki sisa-sisa yang jelas dari nenek moyang eubakterianya) dan turunan ( derivet). Genon pola ancestral dicirikan dengan :

1. Keberadaan gen yang tidak ditemukan pada DNA Mitokondria (mtDNA) hewan.

2. Gen-gen rRNA yang menyediakan rRNA 23, 16S, dan 5 S seperti yang dimiliki eubakteria 1. Pengemasan informasi genetik secara ketat dalam genon yang sebagian besarnya hanya terdiri dari sekuen penyandi, tanpa ada intron ataupunjika ada hanya sedikit.

2. Klutser-klutser gen mirip dengan gen yang dimiliki eubakteria.

3. Suatu genetik standard (universal) Prinsip dan ekstraksi DNA mitokondria ialah memisahkan sitoplasma dari intinnya dengan sentrifugasi rendah sehingga hanya didapatkan mitokondrianya saja. Untuk menghindari kontaminasi DNA dari inti. Maka dilakukan penambahan DNAase sebelum dilakukan lisis dengan larutan tertentu (misalnya larutan Ditergen) dan proteinnya dihilangkan dengan fenoldan kloroform serta kemudiandisentrifugasi dengan kecepatan tunggi seperti Cscl. Teknik yang kedua yaitu dengan memisahkan molekul-molekul RNA inti dan DNA mitokondria dalam lapisan yang berbeda. Beberapa metode yang dikerjakanoleh lansman dan Boursot memberikan hasil yang baik untuk menganalisis genon mitokondria. Analisis DNA Mitokondria Analisis DNA Mitokondria dapat dilakukan dengan beberapa 2 teknik eksplorasi. Teknik yang digunakan antara lain yaitu, teknik eksplorasi yang pertama dimanfaatkan oleh para Biologiawan untuk menggali informasi yang terkandung dalam genon mitokondria. Teknik Eksplorasi ini didasarkan pada sekuen-sekuen basa penyusun genon mitokondria. Hal ini dapat memberikan informasi yang sangat lengkap mengenai urutan basa-basanya. Namun cara seperti ini membuthkan biaya dan tenaga yang sangat besar. Alternatif yang lebih efesien dari dari teknik yang pertama yaitu Analisis hanya bagian tertentu dari genon mitokondria. Berkat penemuan Saiki et al. Mengenai

amplifiksi DNA dengan PCR (Polymerase Chain Reacriotr), analisis genon mitokondria secara parsial dapat dilakukan ddengan mudah. Teknik eksplorasi yang ke dua didasarkan pada penggunaan enzim retriksi untuk membandingkan genon mitokkondria antar individu maupu takson. Perbedaan genon mitkondria dapat dibandingkan nanya dengan perbandingan jumlah dan ukuran fregmen-fragmen yang dipotong oleh enzim retriksi tersebut. Variasi yang dihasilkanoleh perbedaan panjang fragmen yang dipotong oleh enzim retriksi ini dikenal sebagai Retriction Fregmen Length Polimorphsm ( RFLP). Pendekatan ini relative sederhana dan mampu memberikan informasi dari semua dari bagian genon mitokondria. Setiap situs retriksi dapat dipetakan dari molekul DNA mitokondria sehingga menghasilkan peta situs retriksi DNA Mitokondria. Pemilihan DNA Mitokondria Sebagai Hubungan Kekerabatan Beberapa hal yang mendukung penggunaan mtDNA mitokondria sebagai penanda hubungan kekerabatan keragaman genetika pada suatu organisme yaitu

1. DNA Mitokondria terdapat dalam jumlah kopi yang tinggi. Jumlah kopi yang tinggi ini menjadikan nya mudah diisolasi dan dipurifikasi untuk berbagai keperluan analisis genon.

2. Ukuran DNA Mitokondria relatif kecil (14-39 kb) sehingga dapat dipelajari sebagai satu kesatuan yang utuh.

3. Bagian-bagian dari genon mitokondria berevolusi dengan kecepatan yang berbeda-beda. Diketahui bahwa tingkat evolusi dari suatu gen atau bagian dari DNA merupakan factor penting yang menentukan penggunaan penanda DNA dalam studi sistematika dan Biogeografi. Gen-gen yang terkoservasi dengan baik dapat dijadikan sebagai dasar asal muasal (ancient taxa), sedangkan gen-gen yang tak terkonservasi dengan baik yaitu gen-gen yang berevolusi dengan cepat dan dapat digunakan untuk perbandingan galur-galur baru. (Simon,1999)

4. DNA mitokondria hewan tidak memiliki intron ataupun spacer yang berukuran besarantar gennya. Hal inilah yang menyebabkan ukuran

mitokondria hewan lebih keci dibandungkan dengan genon mitikondria pada tanaman.

5. DNA mitikondria bersifat khusus karena diturunnkan melalui induk betinanya tanpa mengalami rekombinasi. Akibatnya afinitas genetik yang diatur oleh genon mitikondria merupakan refleksi dari PhylogeniMatriarcale .

6. DNA mitokondria sangat polimorf, baik utuk intra populasi maupun interspesies. Penggunaan DNA Mitokondria Sebagai Penelusuran Hubungan Kekerabatan Organisme Penggunaan DNA mitokondria sebagai penanda penelusuran hubungan kekerabatan pada suatu organisme dapat memberikan informasi secara kuantitatif mauou kualitatif. Penggunaan penanda mtDNA pada tikus jenis Peramiscus manniculatus menunjukkan srukturisasi geografik dan polimorfisme yang besar dari populasinya (Avis et al., 1979; Lansman et nl., 1981). Penggunaan penanda yang sama mencit jenis Mus spretus di daerah AfrikaUtara, Spanyol, dan Pemncis Slatan mznunjukkan adanya diferensiasi geografik untuk genom mitokondria. Oleh karena mtDNA berevolusi sangat cepat maka dapat digunakan untuk melacak kejadian yang relatif baru seperti pada studi hibridisasi alarni antara dua subspizs. Pada mencit Eropa (Mus musculus domesticus dan Mus tnusculus musculus), introgresi alel-ale1 dari grup satu terhadap lainnya menunjukkan ha1 yang lebih menonjol untuk genom mitokondria dibandingkan untuk genom inti (Boursot et 01.. 1984). Hal yang sama terlihat pada afrikanisasi lebah-lebah di Benua Amerika yaitu adanya intrograi gen dari lebah afrika, Apis melliJercc scutellnm, terhadap Iebah eropa, Apis ntellijicra rneIli/ercr (Smith et nl., 1989). DNA mitokondria bersifat khusus yaitu diturunkan melalui induk betina tanpa mengalami rekombinasi. Adanya sifat tersebut dapat digunakan untuk suatu sel konstitusi historik dari genealogi matrilinier suatu spesies maupun antar populasi yang ada. Pada lebah, semua keturunan dari ratu yang sama membawa DNA mitokondria yang sama sehingga individu-individu hibrid yang ada tidak membawa campuran mtDNA parental. Hibrid tersebut hanya rnengandung mtDNA dari induk betinanya. Keadaan

tersebut sangat berguna untuk mempelajari dan mengamati asal muasal dan biologi populasi suatu hibrid. Berikut merupakan Gambar Skema Penurunan Sifat Mitokondria

1.4 Gambar Skema Penurunan Sifat Mitokondria

Studi keragarnan genetika intetspesifik berdasarkan perbedaan dan persamaan mtDNA dapat menghasilkan rekonstruksi filogenik dari beberapa spesies yang saling berdekatan. Dengan demikian. berdasarkan penanda serta proses terjadinya pemecahan dari spesies yang satu terhadap yang lainnya. Dan dapat disimpulkan DNA mitokondria memiliki banyak sifat khusus dan positif yang dapat dijadikan sebagai penanda genetik penelusuran kekerabatan suatu organisme sehingga memiliki manfaatnya untuk stuKESIMPULAN

• MitokondriaMerupakan salah satu organela sel yang bertanggung jawab dalam metabolisme aerobik pada sel-sel eukariot.

• Pada dasarnya, teori endosimbiosis menyatakan bahwa organel-organel utama eukariota yaitu mitokondria dan kloroplas, berasal dari simbion-simbion inangnya

• Mitokondria miliki molekul DNA tersendiri dengan ukuran kecil yang susunannya berbeda dengan DNA inti.

• Analisis DNA Mitokondria dapat dilakukan dengan beberapa 2 teknik eksplorasi.

• Penggunaan DNA mitokondria sebagai penanda penelusuran hubungan kekerabatan pada suatu organisme dapat memberikan informasi secara kuantitatif maupun kualitatif.

• DNA mitikondria memiliki banyak sifat khusus dan positif yang dapat dijadikan sebagai penanda genetik penelusuran kekerabatan suatu organisme sehingga memiliki manfaatnya untuk study keragaman genetika dan biologi populasi .

DAFTAR PUSTAKA

Anderson, S.,M.H.L. de Bruijn, A.R. Coulson, I.C.Eperon, E Sager, andI.G.Young.1982.CompleteSequence of Bovine Mitochondrial DNA.

J. Mol. Biol.156:683-7 17 Bibb, M. J., R.A. van E t t e n , C.T. Wright, M. W. Walberg, anddD.A.Clayton.1981.SequenceandGeneOrgPnizetionofMouseMitochondrial DNA. Cell 26: 167- 1 80.

Berlilin, 2010. Semua tentang kehidupan.http://photographinyourlife.blogspot.com/2010/02/thalasemia-mayor-minor.html.

Campbell, J. (1988) Eukaryotic DNA replication: yeast bares its ARSs. Trends Biochem. Sci. 13,212-217.

Newton, K. J. 1988. Plant MitochondrialGenomes:Organization, Expression, and Variation. Antru. Rev. Plant Physiol. Platit. Mol. Biol39: 503-532. Saiki,R.K.,D.H. Gelfand, S. StotTel S. Schur “;.R.Higushi, G.T. Horn

K.B.Mullis,andH.A.Erlich.1988.PrimerdirectedEnzymaticAmplificationofDNAwithaThermostableDNAPolymerase.Sciclttcc~239:487-491

http://bebas.ui.ac.id/v12/sponsor/SponsorPendamping/Praweda/Biologi/0153%20Bio%203-7e.htm

dy keragaman genetika dan biologi populasi .

Mitokondria

Mitokondria adalah salah satu dari beberapa bagian yang terdapat di dalam sel atau yang biasa disebut sebagai organel sel. Mitokondria dalam sebuah sel memiliki jumlah yang bervariasi tergantung pada kebutuhan energi pada sel tersebut. Pada beberapa jenis sel, mitokondria memiliki susunan yang kompak yaitu pada bagian yang paling banyak membutuhkan energi. Sebagai salah satu contoh, mitokondria ada pada tubuh manusia yang terletak diantara unit-unit kontraktil pada sel otot jantung. Mitokondria berbentuk seperti batang atau cenderung oval, memiliki ukuran yang besar seperti bakteri. Mitokondria memiliki dua lapisan, yaitu lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar bersifat halus dan mengelilingi mitokondria. Sedangkan lapisan dalamnya berbentuk lipatan-lipatan yang disebut krista. Ada bukti yang menyebutkan bahwa mitokondria merupakan turunan dari bakteri yang menginvansi dan kemudian ditelan oleh sel primitif. Hal itu terjadi akibat adanya hubungan simbiotik antara mitokondria dan bakteri, sehingga menyebabkan mitokondria berkembang dan menjadi organel permanen.

Fungsi mitokondria mengambil energi dari zat-zat gizi dalam makanan dan mengubahnya menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan untuk menjalankan aktivitas sel. Sehingga mitokondria disebut juga dengan “organel energi”. Pada mitokondria terdapat lipatan-lipatan yang mengarah ke dalam  dan menonjol ke rongga dalam yang disebut krista.  Krista diisi oleh cairan yang berbentuk gel yang dinamakan matriks. Selain itu krista juga ditempeli oleh protein-protein transportasi elektron yang bertanggung jawab untuk mengubah sebagian besar energi yang terkandung dalam makanan menjadi bentuk yang dapat digunakan.

Sedangkan cairan gel di dalam krista atau yang disebut matriks. Matriks merupakan cairan yang mengandung campuran pekat ratusan enzim berbeda yang memiliki fungsi untuk mempersiapkan molekul-molekul nutrien untuk pengambilan akhir energi yang dapat digunakan oleh protein-protein yang terdapat di krista.

Struktur

Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran.

Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan asetil-KoA.

Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium.

Siklus Mitokondria

Mitokondria dapat melakukan replikasi secara mandiri (self replicating) seperti sel bakteri. Replikasi terjadi apabila mitokondria ini menjadi terlalu besar sehingga melakukan pemecahan (fission). Pada awalnya sebelum mitokondria bereplikasi, terlebih dahulu dilakukan replikasi DNA mitokondria. Proses ini dimulai dari pembelahan pada bagian dalam yang kemudian diikuti pembelahan pada bagian luar. Proses ini melibatkan pengkerutan bagian dalam dan kemudian bagian luar membran seperti ada yang menjepit mitokondria. Kemudian akan terjadi pemisahan dua bagian mitokondria.

DNA Mitokondria

Mitokondria diduga berasal dari bakteri serupa Rickettsia yang hidup bebas, kemudian ditelan nenek-moyang sel eukariot dan membentuk endosimbiosis satu setengah miliar tahun lalu.

Sel inang menyediakan nutrien kaya energi bagi mitokondria sedangkan mitokondria mengubah nutrien menjadi energi menggunakan oksigen. Ketika komposisi atmosfer purba bergeser dari kaya hidrogen menjadi kaya oksigen lewat fotosintesis, sistem simbiosis ini menjadi paling efektif.

Mitokondria memiliki perangkat genetik sendiri yang disebut DNA mitokondria (mtDNA), terletak pada matriks semi cair di bagian paling

dalam mitokondria. Satu mitokondria dapat mengandung puluhan mtDNA. Sistem genetik mitokondria mirip dengan bakteri, berupa molekul sirkuler yang tahan eksonuklease.

Berbeda dengan DNA inti yang diturunkan dari kedua orang tua, mtDNA hanya diwariskan secara maternal atau dari ibu. Keseluruhan mitokondria anak diturunkan dari ibu karena hanya sel telur yang membawa mitokondria saat melebur dengan sperma. Sel telur memiliki 100.000 mitokondria, sedangkan sperma hanya 50-100 di ekor sperma.

Ekor sperma merupakan alat gerak yang membutuhkan energi tinggi dari mitokondria. Pada proses masuknya sel sperma ke sel telur, ekor sperma akan terlepas sehingga mitokondria tidak ikut masuk. Beberapa mitokondria ayah yang mungkin masuk dalam sel telur akan diencerkan selama proses mitosis sehingga sangat tidak berarti jumlahnya atau dianggap sebagai benda asing sehingga dihancurkan sistem sel.

Keunggulan mtDNA

Selain DNA inti, DNA mitokondria (mtDNA) telah digunakan dalam bidang forensik dan menjadi barang bukti di pengadilan Amerika dan Eropa. Kelebihan utama penggunaan mtDNA adalah jumlah molekulnya yang mencapai ribuan dalam satu sel sehingga memungkinkan dilakukan analisis dari sampel yang sangat sedikit, misalnya cairan tubuh, akar atau batang rambut bahkan tulang dan fosil tulang.

Kelemahan penggunaan mtDNA adalah kemungkinan menemukan kesamaan antar individu yang relatif tinggi, terutama individu yang terkait hubungan keluarga segaris ibu. Kelemahan ini jadi menguntungkan bila yang dilakukan adalah perunutan hubungan keluarga.

Perunutan hubungan keluarga dengan mtDNA didasarkan pada pola pewarisan maternal yang haploid dan hipervariabilitas daerah D-loop. Secara teknis D-loop dibagi dalam dua daerah hipervariabel yaitu HV1

(15.971 - 16.414) dan HV2 (15 - 389). Individu yang terkait hubungan maternal akan memiliki urutan sekuen yang sama dan yang tidak terkait hubungan maternal ini akan berbeda.

Terdapat kemungkinan dua individu yang tidak memiliki catatan hubungan maternal akan memiliki sekuen dengan urutan basa yang sama. Bila silsilah keluarga hanya diketahui beberapa generasi keatas, sementara kecepatan mutasi adalah satu titik dalam 33 generasi maka kemungkinan terjadinya kasus homologi dua individu yang mer

merasa tidak memiliki hubungan maternal relatif tinggi

Mitokondria juga diketahui berperan pada masalah penuaan. Reaksi kimia yang berlangsung pada daur Krebs dan rantai transpor elektron kadang melepas elektron yang “nyasar” keluar dari mitokondria dan masuk ke dalam lingkungan sel. Elektron tersebut akan berikatan dengan oksigen dan membentuk radikal bebas. Radikal bebas adalah atom atau kelompok atom yang mengandung elektron yang tidak berpasangan. Radikal bebas sangat cepat bereaksi dengan molekul lain, misalnya ADN dan protein, yang berakibat terganggunya aktivitas sel. Para ahli memperkirakan bahwa penuaan pada manusia, mulai masalah keriput hingga penurunan mental bisa jadi disebabkan karena radikal bebas tersebut.Hasil riset terkini juga menunjukkan bahwa mitokondria berkorelasi dengan apoptosis, yaitu suatu program kematian sel. Mitokondria diketahui melepaskan sinyal yang memicu proses kematian sel. Pada kasus stroke dan penyakit Alzheimer misalnya, mitokondria menyebabkan terlalu banyak kematian sel yang akhirnya memicu penurunan mental dan gejala yang lain. Pada kasus kanker, mitokondria diduga melakukan kekeliruan dalam memicu proses apoptosis. Kekeliruan ini mengakibatkan tumbuhnya tumor yang menginvasi jaringan yang sehat.

Multi karyaHanya Portal Blog Universitas Muslim Indonesia situs lain

Home RSS Contact

Google TugasQiu Tak Berkategori

SEARCH

7 Apr 2012

Makalah Respirasi SelulerAuthor: Safinatunnajah Al Rasyid | Filed under: Makalah

MAKALAH

RESPIRASI SELULER

Oleh :

SAFINATUNNAJAH AL RASYID

150 2011 0295

W2-A

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

MAKASSAR

2011/2012

KATA PENGANTAR

ــــم ـ� ي ح� الر� ح�م�ن� الر� الله� � ــــــــــــــم �س� ب

Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat-Nya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Respirasi Seluler”.

Penulisan makalah merupakan salah satu tugas dan persyaratan untuk menyelesaikan tugas mata kuliah Biologi Sel dan Molekul di Universitas Muslim Makassar.

Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini.

Dalam penulisan makalah ini penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan penelitian ini.

Akhirnya penulis berharap semoga Allah memberikan imbalan yang setimpal pada mereka yang telah memberikan bantuan, dan dapat menjadikan semua bantuan ini sebagai ibadah, Amiin Yaa Robbal ‘Alamiin.

Makassar,   April 2012

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Respirasi merupakan proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan oleh semua makhluk hidup dengan semua penyusun tubuh, baik sel tumbuhan maupun sel hewan, dan manusia. Respirasi ini dilakukan baik siang maupun malam (syamsuri, 1980).

I.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas dapat diambil beberapa rumusan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana stuktur dan fungsi dari mitokondria

2. Bagaimana mekaisme respirasi sel dari mitokondria

I.3 Maksud dan Tujuan

Tujuan dari rumusan masalah diatas adalah :

1. Untuk mengetahui struktur dan fungsi dari mitokondria

2. Untuk mengetahui mekanisme respirasi sel dari mitokondria

BAB II

PEMBAHASAN

A. Struktur dan Fungsi mitokondria

Mitokondria adalah salah satu dari beberapa bagian yang terdapat di dalam sel atau yang biasa disebut sebagai organel sel. Mitokondria dalam sebuah sel memiliki jumlah yang bervariasi tergantung pada kebutuhan energi pada sel tersebut. Pada beberapa jenis sel, mitokondria memiliki susunan yang kompak yaitu pada bagian yang paling banyak membutuhkan energi. Sebagai salah satu contoh, mitokondria ada pada tubuh manusia yang terletak diantara unit-unit kontraktil pada sel otot jantung. Mitokondria berbentuk seperti batang atau cenderung oval, memiliki ukuran yang besar seperti bakteri. Mitokondria memiliki dua lapisan, yaitu lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar bersifat halus dan mengelilingi mitokondria. Sedangkan lapisan dalamnya berbentuk lipatan-lipatan yang disebut krista. Ada bukti yang menyebutkan bahwa mitokondria merupakan turunan dari bakteri yang menginvansi dan kemudian ditelan oleh sel primitif. Hal itu terjadi akibat adanya hubungan simbiotik antara mitokondria dan bakteri, sehingga menyebabkan mitokondria berkembang dan menjadi organel permanen.

Fungsi mitokondria mengambil energi dari zat-zat gizi dalam makanan dan mengubahnya menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan untuk menjalankan aktivitas sel. Sehingga mitokondria disebut juga dengan “organel energi”. Pada mitokondria terdapat lipatan-lipatan yang mengarah ke dalam  dan menonjol ke rongga dalam yang disebut krista.  Krista diisi oleh cairan yang berbentuk gel yang dinamakan matriks. Selain itu krista juga ditempeli oleh protein-protein transportasi elektron

yang bertanggung jawab untuk mengubah sebagian besar energi yang terkandung dalam makanan menjadi bentuk yang dapat digunakan. Sedangkan cairan gel di dalam krista atau yang disebut matriks. Matriks merupakan cairan yang mengandung campuran pekat ratusan enzim berbeda yang memiliki fungsi untuk mempersiapkan molekul-molekul nutrien untuk pengambilan akhir energi yang dapat digunakan oleh protein-protein yang terdapat di krista.

Gambar : Mitokondria

Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].

Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan asetil-KoA.

Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam

memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium

B. Mekanisme Respirasi sel

a. Glikolisis

Kata “glikolisis” berarti “menguraikan gula” dan itulah yang tepatnya terjadi selama jalur ini. Glukosa, gula berkarbon enam, diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Gula yang lebih kecil ini kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang untuk membuat dua molekul piruvat (champbell, 2002)

NADH merupakan sumber elektron berenergi tinggi, sedangkan ATP adalah persenyawaan berenergi tinggi. Selama glikolisis dihasilkan 4 molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP diantaranya digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi yang lain sehingga tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan untuk tubuh. Seluruh proses glikolisis tidak memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis terjadi di sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir sebelum memasuki siklus krebs adalah asam piruvat. Ada yang membedakan tahap ini menjadi dua yaitu glikolisis dan dekarbosilasi oksidatif. Glikolisis mengubah senyawa 6C menjadi senyawa 2C pada hasil akhir glikolisis. Yang dimaksud dekarbosilasi oksidatif adalah reaksi asam piruvat diubah menjadi asetil KoA (syamsuri, 1980_.

b. Siklus krebs

Glikolisis melepas energi kurang dari seperempat energi kimiawi yang tersimpan dalam glukosa, sebagian besar energi itu tetap tersimpan dalam dua molekul piruvet. Jika ada oksigen molekuler, piruvat itu memasuki mitokondria dimana enzim siklus krebs menyempurnakan oksidasi bahan bakar organiknya (champbell, 2002)

Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam piruvat (6C). selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya menjadi asam oksalosuksinat. Dalam perjalanannya, 1C (CO2) dilepaskan. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya, hidrogen berenergi digabungkan dengan penerima hidrogen yaitu NAD dan FAD, untuk dibawa ke sistem transport elektron. Dalam tahap ini dilepaskan energi, dan hidrogen direasikan dengan oksigen membentuk air. Seluruh reaksi siklus krebs berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas (aerob). Siklus krebs berlangsung didalam mitokondria (Syamsuri, 1980).

c. Sistem Transpor ELektron

Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus krebs ada dua macam. Pertama dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (Guanin Tripospat). Energi ini merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua dalam bentuk transport elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin Dinokleutida) dan FAD (Flafin adenine dinukleotida) dalam bentuk FADH2. Kedua macam sumber elektron ini dibawa kesistem transfer elektron. Proses transfer elektron ini sangat komplek, pada dasarnya, elektron dan H+ dan NADH dan FADH2 dibawa dari satu substrak ke substrak yang lain secara berantai. Setiap

kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) kemolekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen sebagai penerima, sehingga terbentuklah H2O. katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap reaksi pada glikolisis, siklus krebs dan transport elektron dihasilkan senyawa – senyawa antara. Senyawa itu digunakan bahan dasar anabolisme (Syamsuri, 1980).

BAB III

PENUTUP

III.1 Kesimpulan

1. Mitokondria merupakan organelle yang berfungsi dalam pernafasan sel serta mempunyai 2 lapisan membrane, yaitu membrane luar dan membrane dalam yang berbeda secara struktur maupun fungsional. Antar membran luar dan membran dalam terdapat ruang antar membran dalam membentuk Krista untuk memperluas permukaannya.

2. Proses respirasi sel berlangsung dalam 3 tahap, yakni : glikolisis, siklus krebs, dan transport electron.

III.2 Saran

Dengan perkembangan IPTEK seperti sekarang ini, kita harus mengetahui bahwa perkembangan ilmu Biologi Sel dan Molekul juga semakin luas, maka dari itu sebaiknya kita juga harus selangkah lebih maju untuk mengetahui serta mengembangka perkembangan ilmu Bilogi Sel Molekul.