Post on 02-Jul-2015
MAKALAH MENGENAI ORGANEL SEL
( MITOKONDRIA)
DISUSUN OLEH
OLEH KELOMPOK II
NAMA ANGGOTA
1 ARLAN FIKRIADI
2 EFTITA NUZULUL ULUM
3 NURUL FAHMI
4 SANG MADE HENDRA D
5 TRI LESTARI
6 YATIrsquo LATHIPA SARI
YAYASAN RUMAH SAKIT ISLAM NTB (YARSI)
SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN
MATARAM
TAHUN AKADEMIK 20102011
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum WrWb
Segala puja dan puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat serta hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya
Tak lupa juga kami ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Ns Badrun Nadianto SSos SKep selaku Ketua STIKES YARSI Mataram yang telah menyediakan fasilitas sehingga kami dapat menyelesaikan Makalah ini Dan yang kedua Bapak Musanip M Repro selaku pembimbing kami Dan yang terakhir untuk teman-teman yang telah ikut berpartisipasi dalam pembuatan makalah ini
Demikian Makalah ini kami susun semoga dapat bermanfaat bagi kita semua Kurang lebihnya kami mohon maaf
Wassalamualaikum WrWb
Mataram 20 April 2010
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN
A Latar Belakang
B Rumusan Masalah
C Tujuan
BAB II MITOKONDRIA
A Pengertian
B Struktur Mitokondria
C Fungsi Mitokondria
D Genetika Mitokondria (Penyakit)
BAB III PENUTUP
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
BAB I
PENDAHULUAN
D Latar Belakang
Penemuan susunan sel dalam organisme adalah bersamaan dengan permulaan
pemakaian Mikroskop Dari hasil penelitian beberapa para ahli dihasilkan beberapa
teori sel diantaranya Sel berasal dari sel dan berkembang biak dengan cara
membelah diri Sel adalah suatu unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk
hidup Sel adalah suatu unit aktifitas Biologi yang dibatasi oleh membran
semipermiabel dan dapat melakukan reproduksi sendiri pada medium di luar
makhluk hidup Di dalam sel terdapat beberapa bagian diantaranya mitokondria dan
kloroplas Mitokondria pertama-tama diobservasi oleh Kolliker tahun 1880 pada otot
serangga Ia mendapati bahwa granula tersebut dapat mengembang dalam air Pada
tahun 1882 Fleming memberinya nama Fila dan tahun 1890 Altman memberi nama
Biobblas Nama mitokondria berasal dari Benda (1897-1898) tahun 1948 Hogeboom
melihat bahwa mitokondria sebagai tempat (lokasi) respirasi sel Nass (1963)
membuktikan bahwa di dalam mitokondria terdapat ADN
Mitokondria adalah suatu rangkaian organela unik yang mengandung DNA
sendiri DNA mitokondria Berbeda dengan organel sel lainnya mitokondria
memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik
di inti sel Mitokondria sesuai dengan namanya merupakan rantai DNA yang
terletak di bagian sel yang bernama mitokondria DNA mitokondria memiliki ciri-ciri
yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran jumlah gen dan bentuk Di
antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi yaitu sekitar 10-17 kali
DNA inti [Wallace et al 1997] Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah
banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel sedangkan DNA inti hanya berjumlah
dua kopi DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara
DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited) [Browning et al
1979 Giles et al1980]
Pada makalah ini kami akan membahas mengenai mitokondria yaitu struktur
fungsi dan hal-hal yang berkaitan dengan mitokondria
E Rumusan Masalah
1 Apa yang dimaksud dengan mitokondria
2 Bagaimana struktur dari mitokondria
3 Apa saja fungsi dari mitokondria
4 Apa saja penyakit yang disebabkan oleh kelainan mitokondria
F Tujuan
1 Kita dapat menjelaskan secara detail mengenai sel mitokondria
2 Kita dapat mendeskripsikan strukutur mitokondria
3 Kita dapat menjelaskan fungsi-fungsi mitokondria
4 Kita dapat menjelaskan penyakit-penyakit yang disebabkan oleh kelainan
mitokondria
BAB IIMITOKONDRIA
E PENGERTIAN
Mitokondria berasal dari kata Yunani mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti
seperti granul (butiran-butiran) sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang tersusun seperti benang Mitokondria merupakan organela yang unik karena
memiliki DNA tersendiri dengan sifat-sifat yang spesifik pula
Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum WrWb
Segala puja dan puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat serta hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya
Tak lupa juga kami ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Ns Badrun Nadianto SSos SKep selaku Ketua STIKES YARSI Mataram yang telah menyediakan fasilitas sehingga kami dapat menyelesaikan Makalah ini Dan yang kedua Bapak Musanip M Repro selaku pembimbing kami Dan yang terakhir untuk teman-teman yang telah ikut berpartisipasi dalam pembuatan makalah ini
Demikian Makalah ini kami susun semoga dapat bermanfaat bagi kita semua Kurang lebihnya kami mohon maaf
Wassalamualaikum WrWb
Mataram 20 April 2010
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN
A Latar Belakang
B Rumusan Masalah
C Tujuan
BAB II MITOKONDRIA
A Pengertian
B Struktur Mitokondria
C Fungsi Mitokondria
D Genetika Mitokondria (Penyakit)
BAB III PENUTUP
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
BAB I
PENDAHULUAN
D Latar Belakang
Penemuan susunan sel dalam organisme adalah bersamaan dengan permulaan
pemakaian Mikroskop Dari hasil penelitian beberapa para ahli dihasilkan beberapa
teori sel diantaranya Sel berasal dari sel dan berkembang biak dengan cara
membelah diri Sel adalah suatu unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk
hidup Sel adalah suatu unit aktifitas Biologi yang dibatasi oleh membran
semipermiabel dan dapat melakukan reproduksi sendiri pada medium di luar
makhluk hidup Di dalam sel terdapat beberapa bagian diantaranya mitokondria dan
kloroplas Mitokondria pertama-tama diobservasi oleh Kolliker tahun 1880 pada otot
serangga Ia mendapati bahwa granula tersebut dapat mengembang dalam air Pada
tahun 1882 Fleming memberinya nama Fila dan tahun 1890 Altman memberi nama
Biobblas Nama mitokondria berasal dari Benda (1897-1898) tahun 1948 Hogeboom
melihat bahwa mitokondria sebagai tempat (lokasi) respirasi sel Nass (1963)
membuktikan bahwa di dalam mitokondria terdapat ADN
Mitokondria adalah suatu rangkaian organela unik yang mengandung DNA
sendiri DNA mitokondria Berbeda dengan organel sel lainnya mitokondria
memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik
di inti sel Mitokondria sesuai dengan namanya merupakan rantai DNA yang
terletak di bagian sel yang bernama mitokondria DNA mitokondria memiliki ciri-ciri
yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran jumlah gen dan bentuk Di
antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi yaitu sekitar 10-17 kali
DNA inti [Wallace et al 1997] Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah
banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel sedangkan DNA inti hanya berjumlah
dua kopi DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara
DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited) [Browning et al
1979 Giles et al1980]
Pada makalah ini kami akan membahas mengenai mitokondria yaitu struktur
fungsi dan hal-hal yang berkaitan dengan mitokondria
E Rumusan Masalah
1 Apa yang dimaksud dengan mitokondria
2 Bagaimana struktur dari mitokondria
3 Apa saja fungsi dari mitokondria
4 Apa saja penyakit yang disebabkan oleh kelainan mitokondria
F Tujuan
1 Kita dapat menjelaskan secara detail mengenai sel mitokondria
2 Kita dapat mendeskripsikan strukutur mitokondria
3 Kita dapat menjelaskan fungsi-fungsi mitokondria
4 Kita dapat menjelaskan penyakit-penyakit yang disebabkan oleh kelainan
mitokondria
BAB IIMITOKONDRIA
E PENGERTIAN
Mitokondria berasal dari kata Yunani mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti
seperti granul (butiran-butiran) sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang tersusun seperti benang Mitokondria merupakan organela yang unik karena
memiliki DNA tersendiri dengan sifat-sifat yang spesifik pula
Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN
A Latar Belakang
B Rumusan Masalah
C Tujuan
BAB II MITOKONDRIA
A Pengertian
B Struktur Mitokondria
C Fungsi Mitokondria
D Genetika Mitokondria (Penyakit)
BAB III PENUTUP
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
BAB I
PENDAHULUAN
D Latar Belakang
Penemuan susunan sel dalam organisme adalah bersamaan dengan permulaan
pemakaian Mikroskop Dari hasil penelitian beberapa para ahli dihasilkan beberapa
teori sel diantaranya Sel berasal dari sel dan berkembang biak dengan cara
membelah diri Sel adalah suatu unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk
hidup Sel adalah suatu unit aktifitas Biologi yang dibatasi oleh membran
semipermiabel dan dapat melakukan reproduksi sendiri pada medium di luar
makhluk hidup Di dalam sel terdapat beberapa bagian diantaranya mitokondria dan
kloroplas Mitokondria pertama-tama diobservasi oleh Kolliker tahun 1880 pada otot
serangga Ia mendapati bahwa granula tersebut dapat mengembang dalam air Pada
tahun 1882 Fleming memberinya nama Fila dan tahun 1890 Altman memberi nama
Biobblas Nama mitokondria berasal dari Benda (1897-1898) tahun 1948 Hogeboom
melihat bahwa mitokondria sebagai tempat (lokasi) respirasi sel Nass (1963)
membuktikan bahwa di dalam mitokondria terdapat ADN
Mitokondria adalah suatu rangkaian organela unik yang mengandung DNA
sendiri DNA mitokondria Berbeda dengan organel sel lainnya mitokondria
memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik
di inti sel Mitokondria sesuai dengan namanya merupakan rantai DNA yang
terletak di bagian sel yang bernama mitokondria DNA mitokondria memiliki ciri-ciri
yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran jumlah gen dan bentuk Di
antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi yaitu sekitar 10-17 kali
DNA inti [Wallace et al 1997] Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah
banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel sedangkan DNA inti hanya berjumlah
dua kopi DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara
DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited) [Browning et al
1979 Giles et al1980]
Pada makalah ini kami akan membahas mengenai mitokondria yaitu struktur
fungsi dan hal-hal yang berkaitan dengan mitokondria
E Rumusan Masalah
1 Apa yang dimaksud dengan mitokondria
2 Bagaimana struktur dari mitokondria
3 Apa saja fungsi dari mitokondria
4 Apa saja penyakit yang disebabkan oleh kelainan mitokondria
F Tujuan
1 Kita dapat menjelaskan secara detail mengenai sel mitokondria
2 Kita dapat mendeskripsikan strukutur mitokondria
3 Kita dapat menjelaskan fungsi-fungsi mitokondria
4 Kita dapat menjelaskan penyakit-penyakit yang disebabkan oleh kelainan
mitokondria
BAB IIMITOKONDRIA
E PENGERTIAN
Mitokondria berasal dari kata Yunani mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti
seperti granul (butiran-butiran) sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang tersusun seperti benang Mitokondria merupakan organela yang unik karena
memiliki DNA tersendiri dengan sifat-sifat yang spesifik pula
Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
DAFTAR PUSTAKA
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
BAB I
PENDAHULUAN
D Latar Belakang
Penemuan susunan sel dalam organisme adalah bersamaan dengan permulaan
pemakaian Mikroskop Dari hasil penelitian beberapa para ahli dihasilkan beberapa
teori sel diantaranya Sel berasal dari sel dan berkembang biak dengan cara
membelah diri Sel adalah suatu unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk
hidup Sel adalah suatu unit aktifitas Biologi yang dibatasi oleh membran
semipermiabel dan dapat melakukan reproduksi sendiri pada medium di luar
makhluk hidup Di dalam sel terdapat beberapa bagian diantaranya mitokondria dan
kloroplas Mitokondria pertama-tama diobservasi oleh Kolliker tahun 1880 pada otot
serangga Ia mendapati bahwa granula tersebut dapat mengembang dalam air Pada
tahun 1882 Fleming memberinya nama Fila dan tahun 1890 Altman memberi nama
Biobblas Nama mitokondria berasal dari Benda (1897-1898) tahun 1948 Hogeboom
melihat bahwa mitokondria sebagai tempat (lokasi) respirasi sel Nass (1963)
membuktikan bahwa di dalam mitokondria terdapat ADN
Mitokondria adalah suatu rangkaian organela unik yang mengandung DNA
sendiri DNA mitokondria Berbeda dengan organel sel lainnya mitokondria
memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik
di inti sel Mitokondria sesuai dengan namanya merupakan rantai DNA yang
terletak di bagian sel yang bernama mitokondria DNA mitokondria memiliki ciri-ciri
yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran jumlah gen dan bentuk Di
antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi yaitu sekitar 10-17 kali
DNA inti [Wallace et al 1997] Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah
banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel sedangkan DNA inti hanya berjumlah
dua kopi DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara
DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited) [Browning et al
1979 Giles et al1980]
Pada makalah ini kami akan membahas mengenai mitokondria yaitu struktur
fungsi dan hal-hal yang berkaitan dengan mitokondria
E Rumusan Masalah
1 Apa yang dimaksud dengan mitokondria
2 Bagaimana struktur dari mitokondria
3 Apa saja fungsi dari mitokondria
4 Apa saja penyakit yang disebabkan oleh kelainan mitokondria
F Tujuan
1 Kita dapat menjelaskan secara detail mengenai sel mitokondria
2 Kita dapat mendeskripsikan strukutur mitokondria
3 Kita dapat menjelaskan fungsi-fungsi mitokondria
4 Kita dapat menjelaskan penyakit-penyakit yang disebabkan oleh kelainan
mitokondria
BAB IIMITOKONDRIA
E PENGERTIAN
Mitokondria berasal dari kata Yunani mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti
seperti granul (butiran-butiran) sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang tersusun seperti benang Mitokondria merupakan organela yang unik karena
memiliki DNA tersendiri dengan sifat-sifat yang spesifik pula
Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Mitokondria adalah suatu rangkaian organela unik yang mengandung DNA
sendiri DNA mitokondria Berbeda dengan organel sel lainnya mitokondria
memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik
di inti sel Mitokondria sesuai dengan namanya merupakan rantai DNA yang
terletak di bagian sel yang bernama mitokondria DNA mitokondria memiliki ciri-ciri
yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran jumlah gen dan bentuk Di
antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi yaitu sekitar 10-17 kali
DNA inti [Wallace et al 1997] Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah
banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel sedangkan DNA inti hanya berjumlah
dua kopi DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara
DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited) [Browning et al
1979 Giles et al1980]
Pada makalah ini kami akan membahas mengenai mitokondria yaitu struktur
fungsi dan hal-hal yang berkaitan dengan mitokondria
E Rumusan Masalah
1 Apa yang dimaksud dengan mitokondria
2 Bagaimana struktur dari mitokondria
3 Apa saja fungsi dari mitokondria
4 Apa saja penyakit yang disebabkan oleh kelainan mitokondria
F Tujuan
1 Kita dapat menjelaskan secara detail mengenai sel mitokondria
2 Kita dapat mendeskripsikan strukutur mitokondria
3 Kita dapat menjelaskan fungsi-fungsi mitokondria
4 Kita dapat menjelaskan penyakit-penyakit yang disebabkan oleh kelainan
mitokondria
BAB IIMITOKONDRIA
E PENGERTIAN
Mitokondria berasal dari kata Yunani mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti
seperti granul (butiran-butiran) sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang tersusun seperti benang Mitokondria merupakan organela yang unik karena
memiliki DNA tersendiri dengan sifat-sifat yang spesifik pula
Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
BAB IIMITOKONDRIA
E PENGERTIAN
Mitokondria berasal dari kata Yunani mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti
seperti granul (butiran-butiran) sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang tersusun seperti benang Mitokondria merupakan organela yang unik karena
memiliki DNA tersendiri dengan sifat-sifat yang spesifik pula
Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
E PENGERTIAN
Mitokondria berasal dari kata Yunani mito yang berarti benang dan chondrion yang berarti
seperti granul (butiran-butiran) sehingga dapat diartikan sebagai organela dengan rangkaian
butir-butir yang tersusun seperti benang Mitokondria merupakan organela yang unik karena
memiliki DNA tersendiri dengan sifat-sifat yang spesifik pula
Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat Daerah Hipervariabel DNA Mitokondria
Daerah kontrol memiliki tingkat mutasi dan polymorphism yang paling tinggi di
dalam genom DNA mitokondria Pada daerah D-loop terdapat hipervariabel 1 (HV1) dan
hipervariabel 2 (HV2) Hypervariable I (HVSI) pada urutan nukleotida 16024-16383 dan
Hypervariable II (HVSII) yang terletak pada nukleotida 57-372 Dua daerah ini memiliki
laju mutasi yang lebih tinggi dari daerah pengode [Howell et al 1996] Oleh karena sifatnya
yang polimorfik daerah ini sangat beragam antar individu tetapi sama untuk kerabat yang
satu garis keturunan ibu Laju mutasi sejauh ini diketahui 133 generasi jadi perubahan
urutan nukleotida hanya akan terjadi setiap 33 generasi [Hall 1998] Oleh karena itu daerah
ini sering dianalisis dan sangat penting untuk digunakan dalam proses identifikasi individu
Sifat DNA Mitokondria
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
MtDNA diwariskan secara maternal [Browning et al 1979 Giles et al1980] Sel
telur memiliki jumlah mitokondria yang lebih banyak dibandingkan sel sperma yaitu sekitar
100000 molekul sedangkan sel sperma hanya memiliki sekitar 100-1500 mtDNA [Chen et
al 1995b Manfredi et al 1997] Dalam sel sperma mitokondria banyak terkandung dalam
bagian ekor karena bagian ini yang sangat aktif bergerak sehingga membutuhkan banyak
ATPPada saat terjadi pembuahan sel telur bagian ekor sperma dilepaskan sehingga hanya
sedikit atau hampir tidak ada mtDNA yang masuk ke dalam sel telur
Hal ini berarti bahwa sumbangan secara paternal hanya berjumlah 100 mitokondria
Apalagi dalam proses pertumbuhan sel jumlah mtDNA secara paternal semakin berkurang
Maka jika dibandingkan dengan sumbangan secara maternal yaitu 100000 maka
sumbangan secara paternal hanya 001 Oleh karena itu dapat dianggap tidak terjadi
rekombinasi sehingga dapat dikatakan bahwa mtDNA bersifat haploid diturunkan dari ibu
ke seluruh keturunannya [Cann et al 1987 Giles et al 1980 Wallace 1997]DNA
mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar
10-17 kali DNA inti [Wallace et al 1997] Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki
mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen 1999] tidak memiliki protein histon dan
terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter
1988]
Selain itu DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase
γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan
dalam replikasi DNA) Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki
sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi Replikasi mtDNA yang
tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadiSalah satu bentuk keunikan lainnya
dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam
hal pengenalan kodon universal UGA tidak dibaca sebagai ldquoberhentirdquo (stop) melainkan
sebagai tryptofan AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai
ldquoberhentirdquo AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al 1981]
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
F STRUKTUR MITOKONDRIA
bull Ukuran
ndash diameter 02 ndash 10 μm
ndash panjang 1- 4 μm
bull Σ mitokondria dalam ndash bervariasi sesuai dengan fungsi dari sel tersebut
Contoh
ndash Sel hati - mitokondria 15 ndash 20 volume sel
bull Pada sel tumbuhan - mitokondria sumber ATP untuk sel yang tidak fotosintesis
bull Memiliki membran lsquolipid bilayerrsquo
ganda ndash membran luar sistem membran dalam yang kompleks invaginasi Krista Diantara
kedua membran terdapat ruang antarinter membrane
bull Matriks berisi protein terlarut berbentuk seperti gel
bull Matriks mitokondria
ndash Mengandung ribosom enzim DNA sirkular
ndash Mengandung enzim untuk pengubahan piruvat asetil CoA
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Matriks
Sebagian besar (sekitar 67) protein mitokondria dijumpai pada bagian matriks Enzim-
enzim yang dibutuhkan untuk proses oksidasi piruvat asam lemak dan untuk menjalankan
siklus asam trikarboksilat terdapat pada matriks ini
Membran Mitokondria
1 Membran luarbull mengelilingi struktur mitokondria secara keseluruhan
bull memiliki protein integral pada membran yang membentuk
saluran untuk memfasilitasi berbagai macam molekul keluar
masuk mitokondria
2 Membran dalam
bull mengelilingi matriks yang berisi cairan
bull membentuk suatu lekukan ke dalam matriks krista
bull Mengandung 5 kelompok protein integral membrane
Membran luar mengandung protein transport yang disebut porin Porin membentuk saluran
yang erukuran relatif lebih besar di lapisan ganda lipid membran luar sehingga membran
luar dapat dianggap sebagai saringan yang memungkinkan lolosnya ion maupun molekul
kecil berukuran 5 kDa atau kurang termasuk protein berukuran kecil Molekul-molekul
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
tersebut bebas memasuki ruang antar membran namun sebagi-an besar tidak melewati
membran dalam yang bersifat imper-meabel Ini berarti bahwa dalam hal kandungan
molekul kecil di ruang antar membran bersifat ekuivalen dengan sitosol sedangkan di ruang
matriks berbeda Protein yang terletak pada membran luar meliputi berbagai enzim yang
terlibat dalam biosintesis lipid mitokondria dan enzim-enzim yang mengubah substrat lipid
menjadi bentuk lain untuk selanjutnya dimetabolisme di matriks mitokondria
Membran dalam dan krista
Membran dalam dan matriks mitokondria terkait erat dengan aktivitas utama mitokondria
yaitu terlibat dalam siklus asam trikarboksilat oksidasi asam lemak dan pembentukan
energi Rantai respirasi terdapat dalam membran dalam ini Ruang antar membran adalah
ruang yang berada di antara membran luar dan membran dalam mitokondria Ruang ini
mengandung sekitar 6 dari total protein mitokondria dan beberapa enzim yang bekerja
menggunakan ATP (adenosine triphosphate) yang tengah melewati ruang tersebut untuk
memfosforilasi nukleotida lain
5 kelompok protein integral membran pada membran
dalam mitokondria
o NADH dehidrogenase
o suksinat dehidrogenase
o sitokrom c reduktase (juga dikenal sebagai kompleks sitokrom b-c1)
o sitokrom c oksidase
o ATP sintase
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Memiliki DNA sirkular yang mengkode enzim dan beberapa protein yang diperlukan
mitokondria untuk menjunang aktivitas pada mitokondria beberapa protein yang diperlukan
mitokondria dikode oleh inti
bull Mitokondria dinamis
ndash Berpindah tempat dalam sitosol
ndash Struktur dapat berubah
ndash Fusi dan fisi
bull Berperan dalam respirasi sel menghasilkan ATP energi untuk metabolisme
Mitokondria berasal dari organisme eukariot yang bersimbiosis dengan sel eukariot
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
G Fungsi Mitokondria
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP
yang akan dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Secara garis besar
reaksi pembentukan ATP yang berlangsung di mitokondria dapat dibagi menjadi 3 tahap
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
a Reaksi oksidasi piruvat (atau asam lemak) menjadi CO Reaksi ini terkait dengan reduksi
NAD
dan FAD menjadi NADH dan FADH2 Reaksi-reaksi ini berlangsung dalam ruang matriks
mitokondria
b Transfer elektron dari NADH dan FADH2 ke O Rentetan reaksi ini berlangsung pada
membran dalam dan terkait dengan pembentukan proton motive force atau gradien
elektrokimia
lintas membran dalam mitokondria
c Pemanfaatan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien elektrokimia untuk
memproduksi ATP Reaksi ini dikatalisis oleh kompleks enzim F0-F1 ATP sintetase yang
berlokasi pada
membran dalam
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Pemecahan molekul makanan
bull 3 langkah pemecahan molekul makanan
a) Stadium 1
ndash makromolekul subunit sederhana oleh enzim-enzim pencernaan
bull Protein asam amino
bull Polisakarida gula
bull Lemak asam lemak amp gliserol
b) Stadium 2
ndash subunit sederhana asetil CoA
bull Subunit sederhana piruvat sitoplasma sel
bull Piruvat asetil CoA mitokondria
bull Menghasilkan sejumlah kecil ATP dan NADH
c) Stadium 3
ndash Oksidasi asetil CoA menjadi H2O dan CO2 mitokondria
ndash Menghasilkan sejumlah besar ATP fosforilasi oksidatif
RESPIRASI SELULER
Respirasi seluler merupakan proses oksidasi molekul makanan missal glukosa menjadi
CO2 dan H2O- E dalam bentuk ATP menunjang aktivitas sel yang memerlukan energi
Respirasi berlangsung dalam dua tahap
glikolisis pemecahan glukosa - asam piruvat - berlangsung di dalam sitosol
oksidasi asam piruvat - CO2 + H2O
- Berlangsung di dalam mitokondria
- Siklus Krebs
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Persamaan Umum Respirasi
C6H2O6 + 6 O2 - 6 CO2 + 6 H2O + E
Glikolisis
Glikolisis merupakan proses katabolisme glukosa terjadi pada setiap jenis sel
- Berlangsung di dalam sitosol
- Degradasi 1 molekul gula menjadi 2 molekul piruvat melalui suatu urutan reaksi
amp menggunakan enzim-enzim
Persamaan reaksi
C6H12O6 + 2NAD+ -2C3H4O3 + 2 NADH + 2H+
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Pada glikolisis terdapat 9 reaksi masing-masing dibantu oleh enzim yang spesifik
Pada tahap 1 dan 3 ATP diubah menjadi ADP dan terjadi proses fosforilasi
Pada tahap 5 NAD diubah menjadi NADH + H+
Pada tahap 6 dan 9 ADP diubah menjadi meolekul berenergi tinggi - ATP
Pada tahap 4 gula 6 ndash C dipecah menjadi 2 senyawa 3 ndash C yaitu
bull Fosfogliseraldehid (PGAL)
bull Dihidroksiaseton - dapat diubah menjadi PGAL dengan bantuan enzim
Isomerase
Akhir dari proses glikolisis
dua molekul asam piruvat (3 ndash C)
dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH per molekul glukosa
Pada kondisi anaerob (tanpa kehadiran oksigen) asam piruvat dapat masuk ke jalur
- Fermentasi alcohol
- Fermentasi asam laktat
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Jalur Respirasi Aerobik dan Anaerobik
Fermentasi alkohol pada ragi
asam piruvat didekarboksilasi dan direduksi oleh NADH membentuk CO2 dan
ethanol
Persamaan reaksin C3H4O3 + NADH + H+ - CO2 + C2H5OH + NAD+
Proses dinamakan fermentasi alkoholik
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Pada otot yang sedang berkontraksi Asam piruvat direduksi oleh NADH
membentuk molekul asam laktat Persamaan reaksi
C3H4O3 + NADH + H+ 1048774 C3H6O3 + NAD+ Proses dinamakan fermentasi asam laktat
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Siklus KrebsSiklus asam sitrat
Oksidasi asetil CoA - CO2
Siklus Krebs amp transfer elektron
bull menghasilkan 3 NADH amp FADH2 - ATP
bull elektron dari NADH amp FADH2 ditransfer ke electron carrier ndash berlangsung pada membran
dalam mitokondria
bull Akseptor elektron O2 yang akan direduksi dan membentuk H2O
bull Pergerakan proton kembali melewati membran oleh ATP-synthase
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Transport elektron
bull Dari molekul NADH dan FADH2
bull Perlu oksigen
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Transfer elektronbull Memanfaatkan kompleks enzim respirasi pada membran dalam mitokondria
Transport elektron
bull Menyebabkan terjadinya gradien proton
ndash perbedaan pH di matriks dengan ruang intermembran mitokondria
ndash Terjadi perbedaan potensial membran
ndash Kedua akibat ini menimbulkan energi untuk mengembalikan proton H+ kembali ke
matriks
bull Gradien proton digunakan untuk sintesis ATP oleh ATP sintase
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
H GENETIKA MITOKONDRIA (Penyakit)
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada matriks
mitokondria yang mengandung 37 gen dan berukuran 16569 pasang basa Dua puluh empat
gen (24) diperlukan untuk translasi mtDNA [2 RNA ribosom (rRNAs) dan 22 RNA transfer
(tRNA)] dan 13 mengkode subunit rantai respirasi dengan perincian sebagai berikut 7
subunit untuk kompleks I [ND1 ND2 ND3 ND4 ND4L ND5 DAN ND6 (ND singkatan
dari NADH dehydrogenase)] 1 subunit untuk kompleks III (sitokrom b) 3 subunit untuk
sitokrom oksidasi (COX1IIIII) serta 2 subunit untuk ATP sintetase Sebagian rantai
respirasi dikode oleh DNA nukleus Genom DNA mitokondria manusia Genetika
mitokondria berbeda dengan hukum Mendel dalam 3 aspek utama diturunkan dari ibu
heteroplasmi dan segregasi mitotik
1 Diturunkan dari ibu
Secara hukum umum semua DNA mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Sehingga
seorang ibu membawa mutasi mtDNA pada semua anak-anaknya tetapi hanya anak
perempuannya yang akan memindahkan mutasi tersebut pada keturunannya Bukti baru
transmisi paternal mtDNA pada otot rangka (tetapi tidak pada jaringan lain) pada pasien
dengan miopati mitokondria memberikan peringatan penting bahwa sifat mtDNA yang
diturunkan dari ibu bukan merupakan hukum yang mutlak tetapi tidak disangkal bahwa
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan mtDNA terutama diturunkan dari pihak ibu
2 Heteroplasmi dan efek ambang batas (threshold effect)
Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel dan secara umum terdapat beberapa mutasi
patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA
normal dan mutan keadaan ini disebut heteroplasmi Heteroplasmi juga terdapat pada
tingkat organel yaitu mitokondrion dengan mtDNA normal dan mutan yang bercampur Pada
orang normal semua mtDNA adalah identik (homoplasmi) Tidaklah mengherankan bila
dengan jumlah mtDNA minimal belum terjadi disfungsi oksidatif dan belum tampak tanda
klinis ini yang disebut efek ambang batas Tiap-tiap sel organ memiliki ambang batas
tersendiri tergantung metabolisme jaringan tersebut Efek tersebut lebih rendah pada
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
jaringan yang tergantung pada metabolisme oksidatif seperti otak jantung otot rangka
retina tubulus ginjal dan kelenjar
endokrin
3 Segregasi mitotik
Redistribusi acak organela saat pembelahan sel dapat mengubah proporsi mtDNA mutan
yang diterima oleh sel anak perumpuan jika efek ambang patogenik dalam jaringan yang
tidak terkena terlampaui maka fenotip dapat juga berubah Pada gangguan mtDNA sering
berhubungannya dengan umur jaringan yang terkena dan variabilitasMutasi DNA
mitokondria ternyata relatif tinggi mtDNA secara alami dihadapkan pada faktor-faktor yang
tidak menguntungkan seperti (a) tingginya kadar spesies oksigen reaktif sebagai produk
samping metabolisme oksidatif
mitokondria
(b) terpaparnya mtDNA terhadap oksigen reaktif tersebut karena tidak adanya proteksi oleh
nukleoprotein yang berlainan dengan DNA inti sel dan
(c) tidak adanya sistem repair DNA yang efektif di dalam organela ini
Beberapa gangguan mitokondria hanya mengenai satu organ tetapi kadang dapat
mengenai berbagai sistem organ dan yang sering tampak gambaran menonjol adalah
neurologis dan miopati Terdapat beberapa klasifikasi klinis tetapi tidak ada yang tepat sama
karena sering tumpang tindih Gangguan mitokondria terdapat pada umur dewasa atau akhir
masa akil
balik ini yang membedakan dengan gangguan DNA nukleus yang sering tampak pada masa
kanak-kanak Sebenarnya kelainan mitokondria dapat mengenai semua sel-sel organ tubuh
tetapi ada pula yang terjadi pada organ tertentu ini tergantung efek ambang batas tiap-tiap
organ
tersebut Gambaran klinis yang umum adalah kelemahan miopati proksimal intoleran
terhadap latihan cepat lelah kramp otot problem gastrointestinal ptosis paralisis otot mata
(oftalmoplegia eksternal) degenerasi retina (retinitis pigmentosum) dengan penurunan
kemampuan melihat kejang ataksi (kehilangan keseimbangan dan koordinasi) dan
keterlambatan belajar
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka tetapi miopati
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
mungkin tidak tampak secara klinis Secara umum abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom
yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama
manifestasi susunan saraf manusia Miopati mitokondria yang timbul saat dewasa paling
banyak menyebabkan intoleransi latihan kelemahan proksimal atau menyeluruh dan jarang
terjadi mioglobinemia yang dapat ditemukan pada umur 70-an
a Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom Kelainan rantai respirasi
Early onset
Alpers (progressive infantile poliodystrophy)
Leighs (sub acute necrotizing enchephalomyelopathy)
Pearsons (bone marrowpancreas syndrome)
Chilhood or adult onset
Kearns-Sayre syndrome
MELAS (mitochondrial encephalomyopathylactic acidosis and strokelike episodes)
MERRF (myoclonic epilepsy with ragged-redfibers)
MNGIE (myoneurogastrointestinal encephalopathy)
Dementia ataxia deafnes myopathy
NARP( neurogenik weakness ataxia retinitis pigmentation
Poximal weakness and exercise intolerance
Exercise intolerance and myoglobinuria
b Sindrom Klinis Penyakit-penyakit mitokondria Sindrom
Alper
syndrome
Polidistrofi infantil yang progresif Pearson syndrome
Anemia sideroblastik pada anak-anak Pansitopenia
Kegagalan eksokrin pankreas
Defek tubulus ginjal
Leigh syndrome
Ensefalopati relaps subakut Tanda serebelar dan batang otak
Lusensia ganglia basalis Riwayat penyakit keluarga dengan kelainan
neurologis atau Leigh syndrome
CPEO Oftalmoplegi eksternal ptosis bilateral
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
Miopati proksimal ringan
Kearns-Sayre syndrome
Oftalmoplegi ptosis eksternal
Tuli bilateral Miopati
Disfagia Hipoparatiroidi
Demensia MELAS Diabetes mellitus
Kardiomiopati (awal hipertrofi lanjut dilatasi)
Tuli bilateral Retinopati pigmentosum Ataksia serebelar
MERRF
Mioklonus Kejang Ataksia serebelar Miopati Demensia Atrofi optik Tuli bilateral Neuropati perifer Spastisitas Lipomata multipel MNGIE Ensefalopati neurogastoinstestinal Miopati Tuli Ataksia Demensia NARP Ataksia Neuropati perifer Kelemahan dan intoleransi latihan Retinitis pigmentosum Lusensia ganglia basalis Abnomalitas
BAB III
KESIMPULAN
Mitokondria merupakan organela yang unik karena memiliki DNA tersendiri dengan
sifat-sifat yang spesifik pula Mitokondria memiliki bentuk lonjong dan berukuran 02 ndash 5
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang giat bekerja seperti sel hati epitel otot
Fungsi utama mitokondria adalah memproduksi energi kimia dalam bentuk ATP yang akan
dipergunakan untuk aktivitas seluruh sel-sel tubuh manusia Di dalamnya terdapat matriks
yang merupakan tempat terjadinya siklus kreb
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
DNA mitokondria manusia merupakan DNA sirkuler tertutup yang berada pada
matriks mitokondria yang mengandung 37 gen Secara hukum umum semua DNA
mitokondria dalam zigot berasal dari ovum Terdapat ribuan molekul mtDNA dalam tiap sel
dan secara umum terdapat beberapa mutasi patogenik mtDNA tetapi bukan semuanya
Sehingga sel dan jaringan tercampur mtDNA normal dan mutan keadaan ini disebut
heteroplasmi
Penyakit-penyakit mitokondria berhubungan dengan berbagai manifestasi klinis
Kadang terdapat abnormalitas biokimia dan kelainan pada otot rangka Secara umum
abnormalitas dapat dibagi dalam sindrom yang menyebabkan miopati ekstremitas dengan
atau tanpa oftalmoplegia dan yang terutama manifestasi susunan saraf manusia
Daftar Pustaka
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51
1 Beal MF Martin JB Nutritional and Metabolic Disease of the Nervous Sistem in Fauci
AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed Harrisons Principle of Internal Medicine 14th
McGraw-Hill New York 1998 2 2451-2457
2 Mendell JR et al Disease of Muscle in Fauci AS Brunwald E Isselbacher KJ et all ed
Harrisons Principle of Internal Medicine 15th McGraw-Hill New York 2001 2 2536-
2540
3 Wortmann RL Myopathic Diseases Buletin on the Rheumatic Disease 2004 51 1-6
4 Wortmann RL Metabolic diseases of muscle in Koopman WJ ed Arthritis and Allied
Conditons 4th ed volume two Lippincott Williams amp Wilkins Philadelphia 2001 2416-
2434
5 Sangkot M Mitochondrial Medicine Perspektif ke Depan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 1-17
6 M Sangkot Kelaian Mitokondria Diagnosis dan Pengobatan Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijman Jakarta 2003 71-89
7 Dorland WAN Kamus Kedokteran Dorland Edisi 29 EGC Jakarta 2002 4421363
8 Artika IM Struktur Fungsi dan Biogenesis Mitokondri Dalam Suryadi H dkk Ed
Mitochondrial Medicine Lembaga Eijkman Jakarta 2003 19-51