Mitokondria dan Penghasilan ATP

Sel memerlukan bekalan tenaga yang boleh digunakan dengan cepat untuk sintesis molekul, pengangkutan aktif, pergerakan dan pelbagai tindak balas biokimia. Dalam kebanyakan sel eukariot, mitokondria menghasilkan sebahagian besar ATP melalui respirasi aerob. ATP bukan tenaga yang dicipta daripada tiada; ia ialah molekul pembawa yang menyimpan sebahagian tenaga kimia yang dipindahkan daripada nutrien.

Struktur menyokong fungsi

Mitokondria mempunyai membran luar dan membran dalam. Membran dalam berlipat membentuk krista dan menempatkan kompleks rantai pengangkutan elektron serta ATP sintase. Ruang yang dikelilingi oleh membran dalam dipanggil matriks; di sinilah banyak tindak balas pengoksidaan bahan api sel berlaku.

Elektron membina kecerunan proton

Pembawa elektron seperti NADH dan FADH₂ menyerahkan elektron kepada rantai pengangkutan elektron pada membran dalam. Pemindahan elektron secara berperingkat membebaskan tenaga. Kompleks tertentu menggunakan tenaga itu untuk mengepam ion hidrogen, H⁺, dari matriks ke ruang antara membran. Hasilnya ialah kecerunan elektrokimia proton merentasi membran dalam.

ATP sintase menggunakan aliran proton

Proton cenderung bergerak semula ke matriks mengikut kecerunan elektrokimianya. Laluan melalui ATP sintase menghubungkan aliran proton dengan pembentukan ATP daripada ADP dan fosfat tak organik. Mekanisme penghasilan ATP yang digandingkan dengan pengoksidaan pembawa elektron ini dikenali sebagai fosforilasi oksidatif.

Oksigen menerima elektron pada penghujung rantai

Dalam respirasi aerob, oksigen bertindak sebagai penerima elektron terakhir. Elektron akhirnya dipindahkan kepada oksigen dan, bersama proton, membentuk air. Jika bekalan oksigen terhenti, aliran elektron melalui rantai respirasi tidak dapat diteruskan seperti biasa dan penghasilan ATP melalui fosforilasi oksidatif merosot dengan ketara.

Peranan mitokondria selain menghasilkan ATP

Perumpamaan mitokondria sebagai pusat kuasa berguna tetapi tidak lengkap. Organel ini turut terlibat dalam metabolisme lipid, pengawalan isyarat sel dan proses kematian sel terprogram. Mitokondria juga mempunyai sejumlah kecil DNA sendiri. Oleh itu, fungsi mitokondria melangkaui penghasilan ATP sahaja.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?