Teori Mitokondria

Apa itu Mitokondria? Mitokondria  atau sering disebut juga sebagai  the power of house (pusat penghasil energi) . miokondria merupakan organel yang berfungsi menyediakan pasokan energy selular (ATP). Ukuran dan bentuk mitokondria bervariasi menurut jaringannya dan menurut keadaan fisiologis sel. Kebanyakan mitokondria berbentuk oval atau jorong dengan diameter antara 0.5 sampai 1 µm dan panjang sampai 7 µm. Mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, karena ukurannya yang sangat kecil. Pengamatan dengan mikroskop electron menunjukkan susunan khas mitokondria seperti terlihat pada gambar 1. Mitokondria adalah struktur berbentuk batang berkisar dari 2 sampai 8 pM panjang. Mereka ditemukan di seluruh sitoplasma dan dapat menjelaskan sampai dengan 20% dari volume sel. Jumlah mitokondria dalam sel tergantung pada kebutuhan metabolisme sel itu, dan dapat berkisar dari mitokondria besar tunggal untuk ribuan organel. Mitokondria dianggap sebagai "power house dari sel" karena itu menghasilkan Fosfat Adenosin Tri (ATP), mata uang energi dengan mengekstraksi energi dari molekul nutrien. Jumlah enzim dan protein hadir dalam mitokondria, yang membantu dalam lemak pengolahan dan karbohidrat yang diperoleh dari makanan. ATP kekuatan aktivitas metabolisme sel. Proses ini disebut respirasi aerobik, itu adalah alasan untuk hewan menghirup oksigen. Sel-sel pada hewan yang lebih tinggi memperoleh energi dari respirasi anaerobik (tanpa adanya oksigen), sehingga tidak ada tanpa mitokondria.

Penemuan mitokondria datang pada tahun 1886 ketika Richard Altman, seorang cytologist, mengidentifikasi organel dengan teknik pewarna, dan menjuluki mereka sebagai "bioblasts". Dia mendalilkan bahwa struktur adalah unit dasar dari aktivitas selular. Carl Benda, pada tahun 1898, diciptakan keluar mitokondria panjang. Sebenarnya Albert von Kolliker harus dikreditkan dengan penemuan adanya mitokondria sekitar 1857. Ia mempelajari sel-sel otot manusia ketika ia mencatat butiran yang aneh di dalamnya.

Struktur Mitokondria

Mitokondria adalah organel membran ganda ditemukan dalam sitoplasma dari semua sel eukariotik. Ini berisi membran luar dan membran dalam yang terdiri dari protein dan fosfolipid Ruang antara dua membran yang disebut ruang antar-membran. Kandungan protein dalam ruang ini berbeda dari yang di sitoplasma.

Membran luar mitokondria yang halus dan mengandung banyak protein khusus yang disebut Porins, yang memungkinkan molekul untuk masuk 5000 Dalton atau kurang berat untuk melewatinya. Membran luar sangat permeabel terhadap molekul nutrisi, ion, dan molekul ATP ADP. Membran dalam lebih kompleks daripada membran luar dalam struktur karena mengandung kompleks dari rantai transpor elektron dan kompleks sintetase ATP. Hal ini selektif permeabel dan memungkinkan bagian dari oksigen, karbon dioksida dan air. Ini terdiri dari sejumlah besar protein yang memainkan peran penting untuk memproduksi ATP, dan mengatur transfer metabolit melintasi membran. Krista, para infoldings dalam membran dalam meningkatkan luas permukaan untuk menjaga kompleks dan protein yang membantu dalam produksi ATP, molekul energi kaya. Matriks adalah campuran kompleks enzim, memainkan peran penting untuk sintesis molekul ATP, ribosom mitokondria khusus, tRNA dan DNA mitokondria. Hal ini juga mengandung karbon dioksida, oksigen dan zat antara daur ulang lainnya. Banyak langkah-langkah metabolisme kritis respirasi seluler yang dikatalisis oleh enzim yang mampu menyebar melalui matriks mitokondria.Membran dalam mitokondria tertanam dengan protein lain yang terlibat dalam respirasi, termasuk enzim yang menghasilkan ATP.

Meskipun sebagian besar materi genetik dari sel yang terkandung dalam inti, mitokondria memiliki DNA sendiri melingkar mereka.Mereka memiliki mesin sendiri untuk sintesis protein dan bereproduksi dengan pembelahan sama bakteri dapat lakukan. Hal ini diduga bahwa mitokondria berasal dari bakteri oleh endosimbiosis karena kemerdekaan dari DNA nuklir dan kesamaan dengan bakteri. DNA mitokondria terlokalisir pada matriks, yang juga mengandung sejumlah enzim, serta ribosom untuk sintesis protein.

Molekul ini tertangkap dalam tindakan replikasi, panah menunjukkan titik-titik di mana replikasi berjalan ketika molekul itu tetap untuk mikroskopi elektron. Genom dari mitokondria manusia, misalnya, terdiri dari molekul DNA sirkular yang mengandung 16.569 pasang basa dan berukuran sekitar 5μm panjang. RNA dan polipeptida yang dikode oleh DNA ini hanya sebagian kecil (sekitar 5%) dari jumlah molekul RNA dan protein yang dibutuhkan oleh mitokondria.

Ukuran genom mitokondria bervariasi antara organisme. Mamalia mitokondria biasanya memiliki sekitar 16.500 bp DNA, sedangkan DNA mitokondria ragi kira-kira lima kali lebih besar dan DNA mitokondria tanaman ini bahkan lebih besar dari itu. Sebuah perbandingan ragi dan DNA mitokondria manusia, misalnya, menunjukkan bahwa sebagian besar hadir DNA tambahan dalam ragi mitochondrian terdiri dari urutan noncoding.

Fungsi

Produksi energi adalah fungsi penting dari mitokondria. Makanan ini dibagi menjadi molekul sederhana seperti karbohidrat, lemak, dan lain-lain dimasukkan ke mitokondria di mana mereka diproses lebih lanjut untuk menghasilkan molekul bermuatan yang menggabungkan dengan oksigen dan menghasilkan molekul ATP. Proses ini dikenal sebagai fosforilasi oksidatif. The pemeliharaan konsentrasi ion kalsium yang tepat hadir dalam berbagai kompartemen sel dicapai oleh mitokondria dengan melayani sebagai tangki penyimpanan ion kalsium. Mitokondria memiliki peran untuk membangun bagian-bagian tertentu dari darah, dan hormon seperti testosteron dan estrogen. Amonia dalam sel-sel hati yang didetoksifikasi oleh kehadiran mitokondria.

Membran mitokondria mengandung sistem transportasi banyak untuk impor metabolit dan intermediet energi tinggi, ekspor ATP yang digunakan dalam sitosol, dan fosfat anorganik, yang kembali ke matriks melalui symport fosfat-proton yang didorong oleh gradien kemiosmotik. Jadi beberapa energi gradien selalu digunakan untuk tujuan selain sintesis ATP. Hal ini dalam membran mitokondria bagian dalam adalah kompleks enzim tiga (NADH dehidrogenase, b-c1 sitokrom, dan oksidase sitokrom) dan tiga pembawa elektron (besi-belerang pusat, ubiquinone, sitokrom c) dari rantai pernapasan berada. The transfer elektron melalui rantai ini menciptakan konsentrasi proton tinggi dalam kompartemen mitokondria luar, mengakibatkan gradien elektro-kimia. Bagian ini proton ke kompartemen mitokondria melalui kompleks ATP sintase mendorong sintesis ATP. Ini adalah mesin energi yang sangat efisien mendapatkan yang menghasilkan lima belas kali lebih banyak molekul ATP dari glikolisis anaerobik.

Mitokondria Plastisitas

Mitokondria dapat memodifikasi struktur mereka untuk memenuhi persyaratan perubahan sel. Beberapa perubahan ini adalah khas dari sel-sel khusus, yaitu tubulo-vesikuler krista di steroid-sel yang memproduksi. Dalam kasus lain, ada peningkatan jumlah krista atau perubahan bentuk mereka yang menghasilkan permukaan aktif yang lebih besar untuk konversi energi, seperti di zigzag, krista longitudinal atau prismatik, yang terakhir menghasilkan peningkatan 75% dalam aktif permukaan membran. Mitokondria dapat sekering atau bertambah besar untuk membentuk raksasa mitokondria atau megamitochondria, dan mereka juga bisa membagi dalam urutan yang morfologis menyerupai pembagian bakteri. Dengan demikian, peningkatan jumlah mitokondria yang dihasilkan dalam situasi dengan aktivitas metabolik yang tinggi.

Isolasi Mitokondria

Isolasi mitokondria melibatkan gangguan sel dan sentrifugasi. Proses gangguan sel melibatkan melanggar terbuka sel sehingga tumpah isi dalam sel. Sentrifugasi adalah proses dimana campuran komponen sel yang dipisahkan oleh gaya sentrifugal. Partikel lebih padat bermigrasi menjauh dari sumbu, sedangkan komponen kurang padat dari campuran bermigrasi menuju sumbu centrifuge. Teknik sentrifugal yang digunakan untuk memisahkan komponen sel dari seluruh sel disebut sentrifugasi diferensial. Sentrifugasi diferensial hanya memberikan ekstrak kasar.

Gangguan sel Metode

Proses dimana isi sel yang tumpah keluar dari penghalang membran plasma disebut gangguan sel. Langkah gangguan sel harus cukup lembut untuk tidak merusak struktur organel. Ada beberapa teknik yang terlibat dalam gangguan sel. The gangguan sel Metode yang digunakan dalam percobaan adalah penggilingan.

1. Grinding.
2. Cutting.
3. Ultrasonic getaran.
4. Tekanan tinggi.
5. Metode enzimatik.

Diferensial Sentrifugasi

Sentrifugasi diferensial adalah metode yang paling umum dari fraksionasi sel. Fraksinasi adalah pemisahan organel dalam sel yang berbeda. Ini adalah prosedur klasik yang digunakan untuk mengisolasi partikel yang berbeda dengan centrifugations berturut bertahap untuk meningkatkan s RCF (Pasukan sentrifugal Relatif).
Sentrifugasi memisahkan partikel dalam suspensi berdasarkan perbedaan dalam ukuran, bentuk dan kepadatan yang bersama-sama menentukan koefisien sedimentasi mereka. Tabung berisi suspensi partikel yang diputar pada kecepatan tinggi, yang memberikan gaya sentrifugal diarahkan dari pusat rotor ke bagian bawah tabung. Angkatan sentrifugal 'G' lebih sering dinyatakan sebagai Angkatan sentrifugal relatif (RCF) atau nilai g dalam kelipatan medan gravitasi bumi 'g'.

Gaya sentrifugal relatif atau nilai g dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

RCF Angkatan = sentrifugal relatif,
r = jari-jari dalam sentimeter,
Q = putaran per menit.

Jadi tergantung pada radius centrifuge yang digunakan nilai Q akan bervariasi untuk centrifuge yang berbeda untuk mendapatkan nilai g yang sama. Ketika melakukan sentrifugasi diferensial, kepadatan cairan di mana sentrifugasi yang dilakukan harus seragam dan densitas harus jauh lebih rendah dibandingkan dengan partikel yang akan dipisahkan. Viskositas partikel juga harus sangat rendah.Sebagai konsekuensinya, tingkat sedimentasi partikel tergantung pada ukuran dan kekuatan diterapkan g. Sentrifugasi diferensial memberikan resolusi kasar fraksi selular sub. Sentrifugasi ini biasanya dilakukan dengan menggunakan rotor sudut tetap.

Proses sentrifugasi diferensial dapat digambarkan sebagai berikut:

Sumber: http://amrita.vlab.co.in