Mitokondria adalah organ penting yang menghasilkan tenaga untuk memastikan sel hidup, tetapi mereka juga mempunyai pedang bermata dua: mereka menghasilkan radikal bebas yang boleh membahayakan sel.
Manusia memerlukan tenaga yang berterusan untuk terus hidup dan aktif. Cara utama badan mendapat tenaga ini adalah dengan memecahkan nutrien dalam makanan. Secara khusus, karbohidrat, lemak, dan protein dipecahkan dalam sel untuk menghasilkan tenaga. Glukosa adalah sumber tenaga yang paling penting, dan tenaga yang dikeluarkan apabila ia dipecahkan secara kimia dalam badan digunakan untuk pelbagai aktiviti selular. Proses menukar dan menyimpan tenaga ini ke dalam bentuk yang boleh digunakan oleh sel dipanggil respirasi selular. Pernafasan selular adalah proses penjanaan tenaga asas untuk organisma hidup, dan tanpanya, kehidupan akan terjejas teruk. Mitokondria memainkan peranan penting dalam respirasi selular.
Mitokondria adalah organel utama yang menghasilkan tenaga dalam sel, sering dirujuk sebagai "loji kuasa sel". Tenaga daripada respirasi selular disimpan terutamanya dalam bentuk ATP (adenosine triphosphate). ATP adalah penting untuk pelbagai aktiviti fisiologi dalam sel, seperti penguncupan otot, sintesis protein, dan pembahagian sel. Kerana ini, jika mitokondria tidak berfungsi dengan baik, sel kehabisan tenaga dan akhirnya kehilangan fungsi dan mati. Dengan kata lain, mitokondria adalah kehidupan dan kematian sel.
Proses di mana mitokondria menghasilkan tenaga dalam badan adalah proses pelbagai langkah. Pertama, glukosa dicerna daripada makanan yang kita makan dan diserap ke dalam darah, di mana ia diangkut ke dalam sel. Sebaik sahaja di dalam sel, glukosa dipecahkan kepada molekul yang lebih kecil dan diangkut ke membran dalam mitokondria, di mana ia membebaskan ion hidrogen. Ini membawa kepada glikolisis dalam sitosol, kitaran TCA (kitaran Krebs) dalam mitokondria, dan sistem pengangkutan elektron, yang akhirnya menghasilkan ATP.
Khususnya, pengeluaran ATP dalam mitokondria adalah tindak balas kimia yang kompleks. Apabila ion hidrogen melalui membran dalam mitokondria, koenzim NAD mengangkut dua ion hidrogen (NADH2) keluar dari membran dalam mitokondria. Ini mewujudkan perbezaan kepekatan, dengan membran luar mempunyai kepekatan ion hidrogen yang lebih tinggi dan membran dalam mempunyai kepekatan yang lebih rendah. Perbezaan kepekatan ion hidrogen mewujudkan daya untuk ion hidrogen bergerak ke arah membran dalam, dan daya ini mencetuskan motor penjana ATP untuk menghasilkan ATP. Untuk menggunakan analogi, air dalam kincir air ialah ion hidrogen, dan ketinggian air adalah berkadar dengan putaran kincir air, menjana tenaga. Mitokondria cekap "mengecas" ATP dengan tenaga untuk memenuhi keperluan tenaga sel.
ATP meninggalkan mitokondria untuk digunakan sebagai sumber tenaga untuk banyak aktiviti sel, dan dalam proses itu, ia kehilangan fosforus dan ditukar kepada ADP (adenosine diphosphate). ADP kemudiannya memasuki semula mitokondria, di mana ia 'dicas semula' dengan ATP dalam motor penjana ATP. Proses ini merupakan mekanisme fisiologi penting yang memastikan sel sentiasa bertenaga dan aktif. Haba yang dihasilkan sebagai hasil sampingan daripada proses ini memainkan peranan penting dalam mengekalkan suhu badan.
Walau bagaimanapun, mitokondria tidak selalu memainkan peranan yang bermanfaat. Dalam proses menghasilkan tenaga, mereka menghasilkan radikal bebas yang boleh membawa maut kepada sel. Radikal bebas adalah hasil sampingan daripada pengurangan oksigen yang tidak lengkap semasa respirasi selular dan sangat toksik kepada sel. Mereka menyerang membran sel dan protein, mengganggu fungsi selular, dan boleh merosakkan organel utama. Dalam kes yang teruk, mereka menyerang DNA sel dan mengganggu proses penjanaan semula normal sel. Ini menjadikan mitokondria bahagian penting dalam sistem sokongan hidup sel, tetapi juga faktor risiko yang boleh membahayakan sel.
Perubatan moden percaya bahawa radikal bebas berkait rapat dengan penuaan dan banyak penyakit, terutamanya yang boleh membawa maut seperti kanser. Pengeluaran radikal bebas yang berlebihan menyebabkan kerosakan sel, dan kerosakan ini terkumpul dari masa ke masa dan menyumbang kepada banyak masalah yang berkaitan dengan penuaan. Oleh itu, adalah sangat penting untuk mitokondria menghasilkan tenaga dengan baik sambil meminimumkan radikal bebas untuk mengurangkan ketoksikannya kepada sel.
Jika mitokondria boleh menghasilkan tenaga dengan cekap dan meminimumkan ketoksikan selular dengan menekan pengeluaran radikal bebas, manusia akan selangkah lebih dekat untuk mencapai umur panjang. Untuk tujuan ini, perubatan dan sains moden sentiasa meneliti cara untuk meningkatkan fungsi mitokondria dan mengurangkan kesan berbahaya radikal bebas. Mengoptimumkan fungsi mitokondria boleh menjadi kunci untuk menggalakkan penuaan yang sihat dan melindungi badan kita daripada pelbagai penyakit.
