Fitur Apa yang Dibagikan Mitokondria dan Bakteri?

Sekitar 1,5 miliar tahun yang lalu, bakteri primitif tinggal di dalam sel yang lebih besar, menghasilkan hubungan intim yang akan membentuk evolusi makhluk multiseluler yang lebih kompleks. Sel yang lebih besar adalah eukariotik, artinya mengandung organel -- struktur yang dikelilingi oleh membran, tetapi sel bakteri prokariotik tidak memiliki susunan seperti itu. Sel-sel yang lebih besar takut oksigen, racun bagi keberadaan mereka, tetapi sel-sel yang lebih kecil menggunakan oksigen untuk membuat energi dalam bentuk molekul adenosin trifosfat, atau ATP. Sel eukariotik menyelimuti bakteri dengan cara predator, tetapi entah bagaimana, predator tidak mencerna mangsanya. Predator dan mangsa menjadi saling bergantung. Mantan ahli biologi Universitas Boston, Lynn Margulis, mengutip skenario endosimbiotik ini dalam teorinya tentang asal usul mitokondria, pabrik energi sel, dan alasan banyaknya kesamaan mereka dengan bakteri sel.

Berdasarkan penampilannya saja, para ilmuwan dapat menarik hubungan antara mitokondria dan bakteri. Mitokondria memiliki bentuk montok seperti jellybean, mirip dengan bakteri basil berbentuk batang. Rata-rata basil berkisar antara 1 dan 10 mikron panjangnya, dan mitokondria sel tumbuhan dan hewan berukuran dalam kisaran yang sama. Pengamatan dangkal ini merupakan satu baris bukti yang mendukung teori bahwa sel eukariotik primitif telah menelan sel bakteri, membentuk hubungan yang saling menguntungkan.

Bakteri berkembang biak dalam proses yang disebut fisi; ketika bakteri mencapai ukuran yang telah ditentukan, ia mencubit dirinya sendiri di tengah, menciptakan dua organisme. Dalam sel eukariotik, mitokondria mereplikasi diri dalam proses yang sama. Pusat komando sel, atau nukleus, memberi sinyal pada sel untuk menghasilkan organel, biasanya sebelum peristiwa pembelahan sel; namun, hanya mitokondria -- dan kloroplas tumbuhan -- yang mereplikasi dirinya sendiri. Sementara organel lain dapat dibuat dari zat di dalam sel, mitokondria dan kloroplas harus membelah untuk meningkatkan jumlahnya. Ketika pasokan energi dalam bentuk ATP menjadi habis, mitokondria membelah untuk membuat lebih banyak mitokondria untuk produksi energi.

Mitokondria memiliki membran dalam dan luar, dengan membran dalam terdiri dari lipatan yang disebut krista. Membran sel bakteri memiliki lipatan yang disebut mesosom yang menyerupai krista. Produksi energi terjadi pada lipatan ini. Membran mitokondria bagian dalam mengandung jenis protein dan zat lemak yang sama dengan membran plasma bakteri. Membran luar mitokondria dan dinding sel bakteri juga mengandung struktur serupa. Zat mengalir agak bebas masuk dan keluar dari membran luar mitokondria dan dinding sel luar bakteri; namun, baik membran dalam mitokondria maupun membran plasma bakteri membatasi lewatnya banyak zat.

Baik sel prokariotik dan eukariotik menggunakan DNA untuk membawa kode untuk membuat protein. Sementara sel eukariotik membawa DNA beruntai ganda dalam bentuk tangga bengkok yang disebut heliks, sel bakteri memiliki DNA dalam lingkaran melingkar yang disebut plasmid. Mitokondria juga membawa DNA mereka sendiri untuk membuat protein mereka sendiri, tidak bergantung pada bagian sel lainnya; seperti bakteri, mitokondria juga memasukkan DNA mereka ke dalam loop. Mitokondria rata-rata mengandung antara dua dan 10 plasmid ini. Struktur ini berisi informasi yang diperlukan untuk menjalankan semua proses, termasuk replikasi, di dalam mitokondria atau bakteri.

Protein melakukan semua fungsi di dalam sel, dan pembuatan protein, atau sintesis protein, merupakan salah satu fungsi utama sel. Semua sintesis protein terjadi hanya dalam struktur bola yang disebut ribosom, yang tersebar di seluruh sel. Mitokondria membawa ribosom mereka sendiri untuk membuat protein yang mereka butuhkan. Analisis mikroskopis dan kimia mengungkapkan bahwa struktur ribosom mitokondria tampak lebih mirip dengan ribosom bakteri daripada ribosom sel eukariotik. Selain itu, antibiotik tertentu, meskipun tidak berbahaya bagi sel eukariotik, mempengaruhi sintesis protein di mitokondria dan bakteri, menunjukkan bahwa mekanisme sintesis protein di mitokondria mirip dengan bakteri daripada sel eukariotik.