Mitokondria merupakan organel yang berperan penting dalam proses produksi energi sel melalui siklus Krebs dan rantai transport elektron. Mitokondria memiliki struktur membran luar dan dalam serta matriks yang mengandung DNA dan enzim-enzim penting.

1. Prodi Pend. Biologi, FKIP UPR 1
BIOLOGI SEL
Drs. Akhmadi, M.Si.

2. XI. MITOKONDRIA
Isi Materi :
11. Mitokondria
11.1. Struktur Ultra Mitokondria
11.2. Komposisi Kimia Mitokondria
11.3. Fungsi Mitokondria
2
Kompetensi Dasar :
Mahasiswa mampu memahami struktur ultra, komposisi
kimia, dan fungsi mitokondria.

3. 3
Organel pada Sel Hewan

4. Mitokondria di dalam Sel Tumbuhan

5. 5
 Mitokondria memiliki bentuk, ukuran, dan jumlah yang bervariasi
dan sangat tergantung pada spesies, jenis sel dan jaringannya.
 Mitokondria pada sel-sel dari organ hati, pankreas, dan ginjal
umunya berbentuk bulat, oval, atau memanjang, dengan diameter
0,5-1,0 μm dan panjang 2,0-4,0 μm.
 Mitokondria pada ekor sperma berbentuk seperti cincin atau
spiral, dan berjumlah 1-10.
 Mitokondria umunya terdapat di dekat tempat yang memerlukan
banyak energi (ATP).
 Pergerakan dan posisi mitokondria diatur oleh sitoskeleton.
 Bentuk mitokondria dapat berubah sesuai dengan umur
fungsionalnya.
Morfologi Mitokondria

6. 6

7. Jenis Sel / Organisme Jumlah
Bakteri
Leucothrix (Cyanobacteria)
Vitreoscilia (Cyanobacteria)
Chromulina (Flagellata)
Ovum “sea urchin” (bulu babi)
Chaos chaos (Amoeba)
0
0
0
1
± 500.000
± 500.000
Tabel 1. Jumlah Mitokondria pada Berberapa Jenis Organisme

8. Jenis Sel / Organisme Jumlah
Eritrosit (sel darah merah)
Spermatozoa
Hepatosit (sel hati)
Sel kolumnar (pankreas)
Sel nefron (ginjal)
0
1
± 800
± 800
± 800
Tabel 2. Jumlah Mitokondria pada Berbagai Jenis Sel Manusia

10. Mikrofilamen menstabilkan posisi
mitokondria di dalam sel

11. Perbandingan antara Mitokondria dengan Kloroplas
11

12. 11.1. Struktur Ultra Mitokondria

15. Membran luar mitokondria :
 Memiliki ciri membran unit yang berbeda dengan membran
dalam.
 Mengandung lebih banyak kolesterol dan sedikit
kardiolipin yang berkaitan dengan stabilitas struktur dan
fungsi membran luar.
 Enzim markernya : monoaminoksidase.
 Bersifat permeabel terhadap senyawa-senyawa ion
organik dari golongan lipid, protein, karbohidrat, vitamin.
11.2. Komposisi Kimia Mitokondria

16. Ruang Antar Membran :
 Ukuran sangat sempit, tetapi luas permukaannya sangat
besar karena adanya pelipatan membran dalam.
 Berisi cairan yang komposisinya hampir serupa dengan
cairan sitosol karena sifat permeabelitas membran luar.
 Mitokondria berasosiasi dengan sekitar 120 jenis enzim :
- reduktase (± 37%)
- ligase (± 10%)
- hidrolase (± 9%)
- lainnya (± 44%)

17. Membran dalam mitokondria :
 Mengandung sedikit kolesterol dan lebih banyak
kardiolipin yang berkaitan dengan stabilitas struktur
dan fungsi membran dalam.
 Bersifat selektif atau impermeabel terhadap senyawa-
senyawa ion organik dari golongan karbohidrat, lipid,
protein, vitamin.
 Mengandung : ubiquinon (koenzim Q), flavin (FMN dan
FAD+), dan piridin nukleotida (NAD+).
 Enzim markernya : suksinat dehidrogenase.
 Membentuk krista, yaitu invaginasi membran kearah
matriks, sehingga memperluas permukaan membran dalam.

19. Krista :
 Dibentuk oleh invaginasi membran dalam ke arah stroma,
untuk memperluas permukaan membran dalam.
 Bentuk krista :
- lamela (bentuk umum)
- tubul (kebanyakan protozoa dan sel-sel steroid mamalia)
- berlubang atau “fenestrated” (sel otot terbang insekta)
 Bentuk krista biasanya seragam dan khas sesuai jenis sel.
 Membran krista bersifat selektif atau impermeabel.
 Tempat tertanamnya F0F1 ATP-ase.
 Mengandung :
- beberapa enzim terkait Siklus Krebs,
- koenzim dan faktor-faktor pada sistem transfer elektron.

20. Matriks :
 Merupakan ruang di dalam mitokondria yang dibatasi oleh
membran dalam ataupun krista.
 Berisi cairan yang berbeda dengan cairan pada ruang
antar membran karena sifat semi atau impermeabelitas
membran dalam.
 Mengandung :
- DNA mitokondria (mtDNA),
- ribosom,
- semua enzim yang terkait Siklus Krebs (kecuali suksinat
dehidrogenase),
- enzim-enzim sintesis protein, lipid, dan asam nnukleat,
- koenzim dan faktor-faktor pada sistem transfer elektron,
- granula-granula matriks.

21. Table 3. Lipid Content of Mitochondria Isolated
from Various Animal Organs (mg/g protein)
Organ Total Lipid Neutral
Lipid
Cholester
ol
Phospholi
pid
Human heart
Ox heart
Ox kidney
Ox liver
Guinea pig liver
400
320
240
180
-
-
18
17
16
-
-
4
11
4
2
335
283
190
145
159

22. Table 4. Phospholipid Composition of Mitochondria Isolated
from Various Sources (% total phospholipid)
Source Phosphatidyl-
choline
Phosphatidyl-
ethanolamine
Cardiolipin Phosphatidyl-
inositol
Human heart
Pig heart
Ox heart
Ox kidney
Ox liver
Guinea pig liver
Yeast (wild type)
Cauliflower
Mung bean
43
36
41
40
43
40
32.5
42
44
34
25
37
38
35
28
22.0
30
29
18
13
19
19
17
22.5
15.6
12
11
5
23
3
4
5
7
29.9
16
16

23. Table 5. Phospholipid Composition in Inner and Outer Membranes
of Rat Liver Mitochondria (% of total phospholipid in each
sources)
Source Whole Inner
Membrane
Outer
Membrane
Soluble
Phosphatidylcholine
Phosphatidylethanolamine
Cardiolipin
Phosphatidylinositol
Phosphatidylserine
47
26
14
-
13
41
35
21
-
2
49
31
3
-
17
64
28
8
-
-

24. Table 6. Compartment of some of the Major Enzymes
of the Mitochondrion
Compartment of Mitochondrion Various Types of Enzymes
Intermembrane Space Creatine kinase
Adenylate kinase
Outer Membrane NADH-cytochrome c oxidoreductase (rotenone insentive)
Cytochrome b
Acyl-coenzyme A synthetase
Monoamine oxidase
Kynurenine hydroxylase
Inner Membrane Cytochrome b, c, c1, a, a3
Succinate dehydrogenase
NADH dehydrogenase (rotenone-sensitive)
Pyruvate oxidase
Carnitine acyltransferase
β-hydroxybutyrate and β-hydroxypropionate dehydrogenase
ATP-synthesizing enzyme
Matrix Citrate synthetase
Aconitase
Isositrate dehydrogenase
Malate dehydrogenase
Glutamate dehydrogenase
Aspartate dehydrogense complex
Enzymes of protein and nucleic acid synthesis
Enzymes of fatty acid oxidation

25. 25
Genom Kloroplas
 Mitokondria merupakan organel yang mengandung DNA dan
ribosom (seperti juga kloroplas).
 Seluruh genom mitokondria terdapat di dalam 1 molekul
DNA mitokondria (mtDNA) yang berbentuk sirkuler.
 Satu mitokondria biasanya memiliki 2-6 copy mtDNA,
sehingga jumlah mtDNA per sel mencapai 108 copy,
tergantung jenis selnya.

26. 26
 Meskipun mitokondria memiliki DNA dan ribosom sendiri,
sehingga mampu mereplikasi diri, akan tetapi dalam proses
relikasinya tetap bergantung pada pengaturan DNA inti.
Hal ini disebabkan oleh DNA mitokondria tidak mampu :
- mensintesis protein ribosom,
- mentranskripsi enzim DNA polimerase dan RNA
polimerase,
- faktor-faktor untuk sintesis protein,
- enzim amino asil-tRNA sintetase.
Mitokondria sebagai Organela Semiotonom

27. 27
Replikasi Mitokondria
 Mitokondria berasal dari mitokondria yang ada sebelumnya
melalui proses replikasi atau pembelahan mitokondria.
 Pembelahan mitokondria terjadi melalui proses :
- fusi lamela krista pada daerah sumbu panjang mitokondria
yang menyebabkan membran dalam terpisah,
- penggentingan bagian tengah membran luar pada sumbu
panjang mitokondria hingga mitokondria terpisah menjadi 2
mitokondria anakan.

28. Hans Krebs
11.3. Fungsi Mitokondria

29. Skema Transfer Elektron pada
Membran Mitokondria

30. Sistem Transfer Elektron
pada Membran Mitokondria

31. Sistem Transfer Elektron dan Sintesis ATP
pada Membran Mitokondria

33. Skema Sintesis ATP

34. Konversi Energi
Oksidasi Sempurna 1 Molekul Glukosa