jfid – Ada sebuah organel sel yang sangat penting bagi kehidupan semua makhluk hidup. Organel ini berbentuk bulat hingga lonjong, memiliki dua membran, dan mengandung DNA sendiri. Organel ini adalah mitokondria, yang sering disebut sebagai gudang energi sel.
Mitokondria ditemukan di hampir semua sel eukariotik, yaitu sel yang memiliki inti dan organel lainnya. Mitokondria terdapat pada sel manusia, hewan, tumbuhan, jamur, dan protista. Jumlah mitokondria per sel sangat bervariasi, tergantung pada kebutuhan energi sel tersebut. Misalnya, sel darah merah tidak memiliki mitokondria sama sekali, sedangkan sel hati dan sel otot bisa memiliki ratusan atau ribuan mitokondria.
Mitokondria memiliki fungsi utama sebagai penghasil energi bagi sel. Energi ini berbentuk adenosina trifosfat (ATP), yang merupakan molekul yang menyimpan dan mengangkut energi kimia dalam sel. ATP dibuat oleh mitokondria melalui proses respirasi sel, yaitu serangkaian reaksi kimia yang mengubah glukosa dan oksigen menjadi karbon dioksida, air, dan ATP.
Respirasi sel terjadi di dalam matriks mitokondria, yaitu ruang kosong antara lipatan membran dalam mitokondria. Membran dalam mitokondria berlipat-lipat membentuk struktur yang disebut krista. Krista meningkatkan luas permukaan membran dalam, sehingga memungkinkan lebih banyak enzim dan protein yang terlibat dalam respirasi sel untuk bekerja secara efisien.
Respirasi sel terdiri dari tiga tahap utama, yaitu glikolisis, siklus asam sitrat (siklus Krebs), dan fosforilasi oksidatif. Glikolisis terjadi di sitoplasma sel, yaitu cairan yang mengisi bagian dalam sel. Glikolisis memecah glukosa menjadi dua molekul piruvat, dengan menghasilkan dua molekul ATP dan dua molekul NADH (nikotinamida adenin dinukleotida).
Piruvat kemudian masuk ke matriks mitokondria, di mana ia diubah menjadi asetil koenzim A (asetil-CoA) oleh enzim piruvat dehidrogenase. Proses ini juga menghasilkan satu molekul NADH dan satu molekul karbon dioksida untuk setiap piruvat.
Asetil-CoA kemudian masuk ke siklus asam sitrat (siklus Krebs), yang merupakan rangkaian reaksi kimia yang melibatkan delapan enzim berbeda. Siklus ini menghasilkan dua molekul ATP, enam molekul NADH, dua molekul FADH2 (flavin adenin dinukleotida), dan empat molekul karbon dioksida untuk setiap asetil-CoA.
NADH dan FADH2 adalah molekul pembawa elektron, yang membawa elektron hasil respirasi sel ke rantai transpor elektron (RTE). RTE adalah kumpulan protein yang terletak di membran dalam mitokondria. RTE menggunakan energi dari elektron untuk memompa proton (ion hidrogen) dari matriks ke ruang antarmembran mitokondria. Proton kemudian mengalir kembali ke matriks melalui protein yang disebut ATP sintase, yang menggunakan energi dari proton untuk membuat ATP dari ADP (adenosina difosfat) dan fosfat. Proses ini disebut fosforilasi oksidatif.
Fosforilasi oksidatif menghasilkan sekitar 32-34 molekul ATP untuk setiap glukosa yang direspirasi oleh mitokondria. Jumlah ini jauh lebih besar daripada jumlah ATP yang dihasilkan oleh glikolisis atau siklus asam sitrat. Oleh karena itu, fosforilasi oksidatif adalah tahap paling penting dalam respirasi sel.
ATP yang dihasilkan oleh mitokondria kemudian digunakan oleh sel untuk berbagai aktivitas, seperti pertumbuhan, pembelahan, pergerakan, transportasi, dan sintesis. Tanpa ATP, sel tidak dapat melakukan fungsi-fungsi vitalnya, dan akhirnya mati. Oleh karena itu, mitokondria sangat penting bagi kehidupan semua makhluk hidup.
Selain menghasilkan energi, mitokondria juga memiliki fungsi-fungsi lain yang tidak kalah penting. Mitokondria berperan dalam mengatur kematian sel yang terprogram (apoptosis), yang merupakan mekanisme untuk menghilangkan sel yang rusak, tua, atau berbahaya. Mitokondria juga berperan dalam menyimpan kalsium, yang merupakan ion yang penting untuk sinyal antarsel dan kontraksi otot. Mitokondria juga berperan dalam menghasilkan panas, yang membantu menjaga suhu tubuh.
Mitokondria memiliki DNA sendiri, yang disebut DNA mitokondria (mtDNA). mtDNA berbeda dari DNA inti sel (nDNA), yang terletak di dalam inti sel. mtDNA hanya mengandung sekitar 37 gen, sedangkan nDNA mengandung sekitar 20.000-25.000 gen. mtDNA juga hanya diwariskan dari ibu ke anak, sedangkan nDNA diwariskan dari kedua orang tua.
mtDNA memiliki peran penting dalam evolusi manusia. mtDNA dapat digunakan untuk melacak asal-usul dan migrasi manusia dari waktu ke waktu. mtDNA juga dapat digunakan untuk menentukan hubungan kekerabatan antara individu atau kelompok manusia. mtDNA juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi sisa-sisa manusia kuno, seperti fosil atau mumi.
Mitokondria juga terlibat dalam penuaan dan penyakit manusia. Mitokondria rentan terhadap kerusakan akibat stres oksidatif, yaitu kondisi di mana terdapat kelebihan radikal bebas (molekul yang sangat reaktif) di dalam sel. Radikal bebas dapat merusak membran, protein, dan DNA mitokondria, sehingga mengurangi fungsi dan jumlah mitokondria.
Kerusakan mitokondria dapat menyebabkan penurunan produksi energi, peningkatan produksi radikal bebas, gangguan homeostasis kalsium, dan aktivasi apoptosis. Hal ini dapat menyebabkan berbagai penyakit degeneratif yang berkaitan dengan penuaan, seperti Alzheimer, Parkinson, diabetes, kanker, dan penyakit jantung.
Selain itu, ada juga penyakit yang disebabkan oleh mutasi genetik pada mtDNA. Penyakit ini disebut penyakit mitokondria, dan biasanya mempengaruhi organ-organ yang sangat bergantung pada energi mitokondria, seperti otak, saraf, otot, hati, dan ginjal. Penyakit mitokondria dapat menyebabkan berbagai gejala yang bervariasi, seperti kelemahan otot, gangguan penglihatan, gangguan pendengaran, gangguan saraf, gangguan metabolisme, dan gangguan pertumbuhan.
Penyakit mitokondria jarang terjadi, tetapi sulit untuk didiagnosis dan ditangani. Penyakit mitokondria tidak dapat disembuhkan secara total, tetapi dapat dikelola dengan pengobatan simtomatik dan pencegahan komplikasi. Penyakit mitokondria juga dapat dicegah dengan teknik reproduksi bantuan (TRB), yaitu metode untuk membuat bayi dengan menggunakan DNA inti dari orang tua yang sehat dan DNA mitokondria dari donor yang sehat.
Demikianlah cerita tentang mitokondria sebagai gudang energi sel. Mitokondria adalah organel yang sangat luar biasa dan menarik untuk dipelajari. Mitokondria memiliki banyak fungsi dan peran dalam kehidupan semua makhluk hidup. Mitokondria juga memiliki hubungan erat dengan evolusi, penuaan, dan penyakit manusia.
