Mitokondria: Definisi, Struktur & Fungsi (dengan Rajah)

Kandungan

• Struktur Mitokondria
• Kenapa Mitochondria Penting?
• Fungsi Mitokondria
• Pembran Mitokondria Dalaman dan Luar
• Apa yang ada di Matrix?

Sel-sel eukariotik organisma hidup terus menerus menjalankan sejumlah besar reaksi kimia untuk hidup, berkembang, membiak dan melawan penyakit.

Semua proses ini memerlukan tenaga pada tahap selular. Setiap sel yang terlibat dalam mana-mana aktiviti ini mendapat tenaga dari mitokondria, organel kecil yang berperanan sebagai sel powerhouses. Singular mitokondria adalah mitokondria.

Pada manusia, sel-sel seperti corpuscles darah merah tidak mempunyai organel kecil ini, tetapi kebanyakan sel-sel lain mempunyai banyak mitokondria. Sel-sel otot, sebagai contoh, mungkin beratus-ratus atau bahkan ribuan untuk memenuhi keperluan tenaga mereka.

Hampir setiap makhluk hidup yang bergerak, tumbuh atau difikirkan mempunyai mitokondria di latar belakang, menghasilkan tenaga kimia yang diperlukan.

Struktur Mitokondria

Mitokondria adalah organel terikat membran yang dilekatkan oleh membran berganda.

Mereka mempunyai membran luar licin yang melekatkan organelle dan membran dalaman yang dilipat. Lipatan membran dalaman dipanggil cristae, singularnya ialah crista, dan lipatannya adalah di mana tindak balas mewujudkan tenaga mitokondria berlaku.

Membran dalaman mengandungi bendalir yang disebut matriks manakala ruang intermembrane yang terletak di antara kedua-dua membran juga dipenuhi dengan bendalir.

Oleh kerana struktur sel yang sederhana ini, mitokondria hanya mempunyai dua volum operasi berasingan: matriks di dalam membran dalaman dan ruang intermembrane. Mereka bergantung kepada pemindahan antara dua jilid untuk penjanaan tenaga.

Untuk meningkatkan kecekapan dan memaksimumkan potensi penciptaan tenaga, lipatan membran dalam menembusi jauh ke dalam matriks.

Hasilnya, membran dalaman mempunyai luas permukaan yang besar, dan tiada bahagian matriks jauh dari lipat membran dalaman. Lipatan dan kawasan permukaan besar membantu fungsi mitokondria, meningkatkan kadar pemindahan potensial antara matriks dan ruang intermembran merentasi membran dalaman.

Kenapa Mitochondria Penting?

Walaupun sel tunggal pada asalnya berevolusi tanpa mitokondria atau organel berlapis membran yang lain, organisma multiselular yang kompleks dan haiwan berdarah panas seperti mamalia mendapatkan tenaga mereka daripada respirasi selular berdasarkan fungsi mitokondria.

Fungsi tenaga tinggi seperti otot jantung atau sayap burung mempunyai kepekatan mitochondria yang tinggi yang membekalkan tenaga yang diperlukan.

Melalui fungsi sintesis ATP mereka, mitokondria dalam otot dan sel-sel lain menghasilkan haba badan untuk menjaga haiwan berdarah panas pada suhu stabil. Ia adalah keupayaan pengeluaran tenaga tertumpu mitokondria yang menjadikan aktiviti tenaga tinggi dan pengeluaran haba di haiwan tinggi mungkin.

Fungsi Mitokondria

Kitaran pengeluaran tenaga di mitokondria bergantung pada rantai pengangkutan elektron bersama dengan asid sitrik atau kitaran Krebs.
Baca lebih lanjut mengenai Kitaran Krebs.

Proses memecahkan karbohidrat seperti glukosa untuk menjadikan ATP dipanggil katabolisme. Elektron daripada pengoksidaan glukosa diluluskan sepanjang rantaian tindak balas kimia yang merangkumi kitaran asid sitrik.

Tenaga dari pengurangan pengoksidaan, atau redoks, digunakan untuk memindahkan proton daripada matriks di mana reaksi berlaku. Reaksi akhir dalam rantai fungsi mitokondria adalah satu di mana oksigen dari respirasi selular mengalami pengurangan untuk membentuk air. Produk akhir tindak balas adalah air dan ATP.

Enzim utama yang bertanggungjawab untuk pengeluaran tenaga mitokondria ialah nikotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), nikotinamide adenine dinucleotide (NAD), adenosine diphosphate (ADP) dan flavin adenine dinucleotide (FAD).

Mereka bekerja bersama untuk membantu memindahkan proton daripada molekul hidrogen dalam matriks melintang membran mitokondria dalam. Ini mewujudkan potensi kimia dan elektrik di seluruh membran dengan proton yang kembali ke matriks melalui enzim ATP synthase, mengakibatkan fosforilasi dan pengeluaran adenosine triphosphate (ATP).
Baca tentang struktur dan fungsi ATP.

ATP sintesis dan molekul ATP adalah pembawa utama tenaga dalam sel dan boleh digunakan oleh sel untuk pengeluaran bahan kimia yang diperlukan untuk organisma hidup.

••• Sains

Sebagai tambahan kepada pengeluar tenaga, mitokondria dapat membantu dengan penandaan sel ke sel melalui pembebasan kalsium.

Mitokondria mempunyai keupayaan untuk menyimpan kalsium dalam matriks dan boleh melepaskannya apabila terdapat enzim atau hormon tertentu. Akibatnya, sel-sel yang menghasilkan bahan kimia yang mencetuskan sedemikian boleh melihat isyarat kalsium yang meningkat dari pembebasan oleh mitokondria.

Keseluruhannya, mitokondria adalah komponen penting dalam sel hidup, membantu interaksi sel, mengedarkan bahan kimia yang kompleks dan menghasilkan ATP yang membentuk asas tenaga untuk semua kehidupan.

Pembran Mitokondria Dalaman dan Luar

Membran ganda mitokondria mempunyai fungsi yang berlainan untuk membran dalaman dan luaran dan kedua-dua membran dan terdiri daripada bahan yang berlainan.

Membran mitokondria luar melampirkan bendalir ruang intermembrane, tetapi ia harus membenarkan bahan kimia yang diperlukan oleh mitokondria untuk melaluinya. Molekul penyimpanan tenaga yang dihasilkan oleh mitokondria harus dapat meninggalkan organelle dan menyampaikan tenaga kepada seluruh sel.

Untuk membolehkan pemindahan tersebut, membran luar terdiri daripada fosfolipid dan struktur protein yang dipanggil poros yang meninggalkan lubang kecil atau liang di permukaan membran.

Ruang intermembran mengandungi bendalir yang mempunyai komposisi yang sama dengan sitosol yang membentuk cecair sel sekitarnya.

Molekul kecil, ion, nutrien dan molekul ATP yang membawa tenaga yang dihasilkan oleh sintesis ATP dapat menembus membran luar dan peralihan antara cecair ruang intermembrane dan sitosol ..

Membran dalaman mempunyai struktur kompleks dengan enzim, protein dan lemak yang membolehkan hanya air, karbon dioksida dan oksigen melepasi membran secara bebas.

Molekul lain, termasuk protein besar, boleh menembusi membran tetapi hanya melalui protein pengangkutan khas yang mengehadkan laluan mereka. Kawasan permukaan besar membran dalaman, yang disebabkan oleh lipatan cristae, memberikan ruang untuk semua protein dan struktur kimia yang kompleks ini.

Jumlah besar mereka membenarkan tahap aktiviti kimia yang tinggi dan pengeluaran tenaga yang cekap.

Proses yang mana tenaga dihasilkan melalui pemindahan kimia merentasi membran dalaman dipanggil fosforilasi oksidatif.

Semasa proses ini, pengoksidaan karbohidrat dalam mitokondria pam mempamerkan seluruh membran dalaman dari matriks ke ruang intermembrane. Ketidakseimbangan dalam proton menyebabkan proton menyebar balik ke dalam membran dalaman ke dalam matriks melalui kompleks enzim yang merupakan bentuk prekursor ATP dan dipanggil ATP synthase.

Aliran proton melalui synthase ATP pada gilirannya adalah asas sintesis ATP dan ia menghasilkan molekul ATP, mekanisme penyimpanan tenaga utama dalam sel.

Apa yang ada di Matrix?

Cecair likat di dalam membran dalaman dipanggil matriks.

Ia berinteraksi dengan membran dalaman untuk menjalankan fungsi penghasil tenaga utama mitokondria. Ia mengandungi enzim dan bahan kimia yang mengambil bahagian dalam kitaran krebs untuk menghasilkan ATP dari glukosa dan asid lemak.

Matriks adalah di mana genom mitokondria yang terdiri daripada DNA pekeliling ditemui dan di mana ribosom terletak. Kehadiran ribosomes dan DNA bermakna bahawa mitokondria dapat menghasilkan protein mereka sendiri dan dapat menghasilkan semula DNA mereka sendiri, tanpa bergantung pada pembahagian sel.

Sekiranya mitokondria kelihatan kecil, sel lengkap sendiri, kerana sel-sel ini mungkin berbeza pada satu titik apabila sel tunggal masih berkembang.

Bakteria seperti mitokondria memasuki sel yang lebih besar sebagai parasit dan dibenarkan untuk kekal kerana susunannya saling menguntungkan.

Bakteria mampu menghasilkan semula dalam persekitaran yang selamat dan membekalkan tenaga kepada sel yang lebih besar. Selama beratus-ratus juta tahun, bakteria menjadi terintegrasi ke dalam organisme multiselular dan berkembang menjadi mitokondria todays.

Kerana mereka ditemui dalam sel haiwan hari ini, mereka membentuk sebahagian utama evolusi manusia awal.

Sejak mitokondria membiak secara bebas berdasarkan genom mitokondria dan tidak mengambil bahagian dalam pembahagian sel, sel-sel baru hanya mewarisi mitokondria yang berlaku di bahagian sitosol apabila sel membahagikan.

Fungsi ini penting untuk pembiakan organisma yang lebih tinggi, termasuk manusia, kerana embrio berkembang dari telur yang disenyawakan.

Sel telur dari ibu adalah besar dan mengandungi banyak mitokondria dalam sitosolnya sementara sel sperma yang membaja dari bapa tidak sama sekali. Akibatnya, kanak-kanak mewarisi mitokondria dan DNA mitokondria mereka dari ibu mereka.

Melalui fungsi sintesis ATP mereka dalam matriks dan melalui respirasi selular merentasi membran berganda, mitokondria dan fungsi mitokondria merupakan komponen utama sel-sel haiwan dan membantu menjadikan kehidupan sebagai wujud mungkin.

Struktur sel dengan organel terikat membran telah memainkan peranan penting dalam evolusi manusia dan mitokondria telah membuat sumbangan penting.