MITOCHONDRIA

Apa yang dimaksud dengan organel mitokondria? 

• Berdasarkan observasi dengan menggunakan mikroskop elektron menunjukkan bahwa mitokondria adalah organela yang memiliki membran rangkap, yang disebut membran luar dan membran dalam. 
• Di antara membran luar dan membran dalam terdapat ruangan sempit berisi cairan encer yang di dalamnya terdapat beberapa enzim. 
• Ruangan ini disebut ruang antar membran. Lumen mitokondria beserta isinya yang berupa cairan kental yang disebut matriks. Matriks adalah lumen mitokondria berisi enzim-enzim daur Kreb, garam-garam, dan air. DNA berbentuk melingkar dan ribosoma terdapat pula di dalam matriks.

Fungsi dan struktur membran dalam dan membran luar berbeda. Membran dalam lebih tebal daripada membran luar. Membran luar memiliki sejumlah protein pengangkut yang disebut porin, yang membentuk celah akuosa di antara dwi lapis fosfolipid. Akibatnya, membran ini mirip penapis yang permeabel untuk semua molekul yang berberat molekul (BM), 10.000 dalton. Molekul-molekul tersebut dapat sampai ke ruang antar membran, namun tidak dapat melewati membran dalam. Berikut adalah makalah tentang mitokondria yang dujelaskan dalam masing-masing bahasan.

Struktur Mitokondria

Defisini mitokondria berdasarkan pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan bentuk mitokondria mirip sosis dengan ukuran panjang sekitar 7 mikrometer dan diameter antara 0,5 – 1 mikrometer. Pada mikrograf elektron terlihat bahwa mitokondria memiliki membran rangkap. Pada umumnya, semakin sedikit jumlah mitokondria dalam suatu sel, maka semakin besar ukuran organel mitokondria. Di antara membran luar dengan membran dalam terdapat ruangan sempit yang disebut ruang antar membran. Cairan yang berada di mitokondria disebut matriks mitokondria. Membran dalam terlipat-lipat membentuk lekukan ke arah matriks. Lekukan-lekukan ini disebut krista. Bagian-bagian mitokondria dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur organel mitokondria dan bagian-bagiannya.

Pada umumnya mitokondria tersebar secara merata di dalam sitoplasma, tetapi ada juga perkecualiaanya, misalnya terkumpul di sekitar nukleus atau pada sitoplasma bagian tepi. Jika di dalam sitoplasma banyak terdapat inklusion (misalnya: glukosa dan lemak), maka tempat mitokondria terdesak. mitokondria terbentuk pada saat siklus sel yaitu pada tahap mitosis. Selama mitosis mitokondria terpusat pada spindel pembelahan dan setelah pembelahan selesai, mitokondria terbagi sama rata kepada sel-sel anak.

Penyebaran mitokondria di dalam sitoplasma berhubungan erat dengan fungsi mitokondria sebagai penyuplai energi. Pada beberapa sel yang lain organel mitokondria tersebut tetap pada daerah yang lebih banyak membutuhkan energi, sebagai contoh dalam sel otot dan diafragma. Mitokondria berkumpul di sekitar daerah I (isotrop) pada miofibrilnya. Pada tubulus –tubulus renalis terdapat banyak mitokondria untuk memberikan energi dalam penyerapan air dan larutan yang masih diperlukan oleh sel (transpor aktif).

Analisis secara biokimia memberikan hasil bahwa mitokondria merupakan pembangkit tenaga kimia untuk sel. Tenaga kimia yang diperoleh berupa ATP yang merupakan hasil oksidasi makanan terutama karbohidrat. Pada proses oksidasi tersebut, organel mitokondria menggunakan oksigen serta menghasilkan karbondioksida, oleh karena itu proses tersebut diberi nama respirasi selular. Tanpa mitokondria hewan, tumbuhan maupun fungi tidak akan mampu menggunakan oksigen untuk memperoleh tenaga yang maksimal dari makanan. Organisme yang menggunakan oksigen untuk pengubahan tenaga disebut organisme aerobik, sedangkan organisme yang tidak dapat hidup di lingkungan beroksigen disebut anaerobik.

Keistimewaan lain mitokondria adalah memiliki DNA, dan dapat memperbanyak diri dengan jalan membelah. Mengingat bahwa mitokondria memiliki banyak persamaan dengan bakteri, banyak ahli mengatakan mitokondria berasal dari bakteria yang ditelan oleh tetua sel eukaryota yang ada sekarang.

Sebagian besar sel, mitokondria memiliki bentuk bulat panjang, dengan ukuran panjang sekitar 2 mikrometer dan diameternya 0,5 mikrometer. Dengan menggunakan mikroskop elektron dapat diamati bentuk mitokondria mempunyai 2 sistem membran, yaitu: membran luar dan membran dalam. Membran dalam mengadakan penonjolan-penonjolan ke arah dalam, yang dinamakan krista. Membran luar dan dalam membagi bagian dalam mitokondria menjadi ruangan intermembran (di antara membran) dan matriks mitokondria. Matriks berisi cairan seperti gel yang diliputi selaput dalam dan ruang inter membran yang berisi cairan encer. Matriks, ruang inter membran, membran luar dan membran dalam mengandung bermacam-macam enzim. Matriks mengandung sejumlah enzim siklus Krebs, (siklus asam trikarboksilat) garam dan air. Benang DNA berbentuk sirkuler terdapat di dalam matriks, demikian pula ribosoma.

Sejumlah inklusi juga ditemukan di dalam matriks mitokondria dari berbagai macam sel. Ruang antar selaput mengandung bermacam-macam enzim, namun biasanya tidak terdapat inklusi yang berbentuk zarah. Antara selaput luar dan selaput dalam terdapat perbedaan nyata dalam permeabilitas. Selaput luar bersifat permeabel bagi sebagian besar bahan yang memiliki berat molekul sampai dengan 5.000 dalton. Jika cairan yang berasal dari ruang antar selaput diisolasi, maka cairan tersebut akan nampak seperti komponen sitosol yang memiliki berat molekul yang kecil serta larut dalam air. Selaput dalam mempunyai permeabilitas terbatas terutama terhadap bahan-bahan yang mempunyai berat molekul diatas 100-150 dalton. Perbedaan dalam permeabilitas antara kedua selaput dapat digunakan untuk memisahkan selaput luar dari selaput dalam.

Selaput dalam dan selaput luar berbeda dalam struktur dan fungsinya. Walaupun pengukuran yang akurat terhadap tebal selaput-selaput tersebut sangat sulit, karena berbagai fiksatif menyebabkan pembengkakan yang berbeda-beda, selaput dalam kelihatan memiliki ketebalan yang lebih besar (6,0 – 8,0 nm) daripada selaput yang ada di luar (kira-kira 6,0 nm). Selaput dalam mempunyai area permukaan yang lebih luas karena terlipat-lipat dan masuk ke dalam matriks. Tonjolan-tonjolan ini disebut krista dan bervariasi dalam hal jumlah dan bentuknya. Dengan beberapa perkecualian, kristae mitokondria pada sel hewan tingkat tinggi sebagian besar melintasi matriks. Biasanya kristae terletak sejajar satu dengan yang lain dan memotong sumbu memanjang mitokondria, tetapi dalam beberapa sel kristae membujur atau membentuk anyaman. 

Pada Protozoa dan banyak tumbuhan, krista memiliki bentuk suatu perangkat buluh-buluh yang menuju ke arah matriks dari segala arah, bahkan kadang-kadang teranyam dalam berbagai arah. Jumlah krista dapat bertambah atau berkurang, tergantung pada derajat aktivitas aerob. Sel-sel pada jaringan aerob yang menghasilkan sejumlah besar ATP, umumnya mengandung mitokondria dengan krista yang berkembang.

Tiap krista dibentuk dengan melipatnya selaput dalam  mitokondria. Kajian dengan teknik pengelupasan beku menunjukkan bahwa diantara kedua lapisan selaput tersebut hanya terdapat sedikit ruang atau sama sekali tidak ada ruangnya. Kedua lapisan tersebut nampak membentuk suatu struktur tunggal yang mengandung protein globular besar dengan diameter kira-kira 15 nm, dan sejumlah kecil lipid pada permukaan matriks. Sjostrand menyatakan bahwa tonjolan selaput krista melekat pada selaput dalam dengan adanya sebuah atau dua buah tangkai atau pedunkulus dan tidak timbul sebagai lipatan yang berbentuk papan (Gambar 2).

Matriks mitokondria mengandung beberapa struktur yang jelas adalah granula intramitokondria atau granula osmiofilik, yang berupa partikel-pertikel bulat dengan diameter 25-35 nm. Fungsinya sebagai tempat meyimpan molekul lipid. Disamping itu kadang-kadang terdapat juga kristal protein yang besar, granula kuning telur (yolk) dan cadangan glikogen.

Gambar 2. Berbagai susunan Krista pada mitokondria.  (a) tersusun paralel; (b) tersusun seperti tumpukan koin; (c) tersusun anyaman

Fungsi Mitokondria

• Apa fungsi mitokondria pada sel hewan, tumbuhan, dan eukarotik yang lain? Mitokondria merupakan organel sel yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya respirasi sel serta merupakan gudang energi sehingga mitokondria disebut the power house of cell. Cara kerja mitokondria yakni, enzim oksidatif yang terletak di membran dalam serta enzim siklus krebs yang di dalam matriks mitokondria berfungsi melakukan oksidasi residu asetil sehingga akan membentuk karbondioksida dan air. Energi lepas dari oksidasi tersebut digunakan untuk melakukan sintesis bahan yang memiliki energi sangat tinggi yaitu adenosin trifosfat (ATP). ATP tersebut akan dikeluarkan dari mitokondria ke dalam sitosol yang dipakai untuk berbagai aktivitas sel.

Komposisi Kimia Mitokondria 

• Secara kimiawi membran luar dan membran dalam berbeda secara kualitatif dan kuantitatif satu sama lain serta berbeda pula dengan selaput sitoplasma yang lain. Membran dalam lebih kaya akan protein daripada membran luar, sedangkan protein itu sendiri terletak lebih dalam pada membran. Membran luar mengandung dua sampai tiga kali lebih banyak fosfolipid daripada membran dalam, dan mengandung sebagian besar kolesterol membran. Di lain pihak membran dalam kaya akan kardiolipin. 

Kebanyakan protein pada selaput mitokondria adalah enzim yang mengkatalisis reaksi kimia yang berhubungan dengan respirasi. Pada selaput dalam melekat banyak zarah berbentuk bulat dengan diameter 8,0-9,0 nm, disebut bola-bola selaput dalam, pertama kali diuraikan oleh Fernandez-Moran dalam tahun 1962. Bola-bola ini diidentifikasi sebagai tempat utama proses fosforilasi oksidatif dan transpor elektron, disebut oksisoma.

Komponen utama berat kering dari organel sel mitokondria yajni berupa protein. Kandungan protein tersebut meimiliki kaitan dengan jumlah membran dalam yang banyak memiliki protein enzimatis dan struktural terdapat pada pada bagian membran dalam. Pada beberapa mitokondria, membran dalam mengandung 60% protein total organel. Berdasarkan penyebaran enzim pada mitokondria Tikus, terlihat bahwa membran dalam mengandung 21,3 % protein total dan membran luar 4 % protein total mitokondria. Menurut perhitungan ini, 67 % protein terdapat di matriks dan sisanya terdapat dalam ruang antar membran. Protein pada mitokondria dikelompokkan menjadi dua bentuk, yakni protein yang larut dan protein tidak larut. Protein yang larut terutama memiliki enzim matriks serta beberapa protein perifer atau ekstrinsik pada membran. Protein tidak larut pada umumnya penyusun bagian integral membran. Sebagian besar merupakan protein struktural dan sebagian lagi merupakan protein enzim lainnya.

Kompartementasi Enzim

Berbagai macam enzim terdapat di dalam mitokondria dengan lokasi tertentu. Antara lain

1. Selaput luar. Terdapat enzim monoamin oksidase, tiokinese asam lemak, kinurenin hidroksilase, sitokrom c reduktase yang rotenon-insensitif. 
2. Ruang antar membran. Terdapat enzim adenilat kinase, nukleosida difosfokinase. 
3. Selaput dalam. Terdapat enzim-enzim rantai respirasi, enzim pada sintesis ATP, dehidrogenase suksinat, dehidrogenase asam-keto, dehidrogenase D-ß-hidroksi butirat, transferase asam lemak karnitin. 
4. Matriks. Terdapat enzim kompleks seperti dehidrogenase piruvat, dehidrogenase isositrat, sintetase sitrat, fumarase, dehidrogenase malat, akonitase,dehidrogenase glutamat dan enzim-enzim oksidasi asam lemak. 

Kurang lebih 120 macam enzim yang berhubungan dengan mitokondria telah diidentifikasi (Gambar 3). Sekitar 37% adalah jenis enzim Oksidoreduktase; 10 % adalah Ligase; dan kurang dari 9 % adalah Hidrolase. Beberapa macam enzim juga terdapat pada membran luar, yakni monoaminoksidase yang merupakan enzim penanda membran luar.

Membran dalam lebih kompleks daripada membran luar. Suksinat dehidrogenase adalah enzim penanda membran dalam. Enzim-enzim transpor elektron dan fosforilasi oksidatif secara eksklusif terasosiasi dengan membran dalam. Matriks mengandung enzim yang berperan dalam daur asam sitrat atau siklus krebs serta enzim yang terlibat dalam proses sintesis protein, asam nukleat serta asam lemak. Semua jenis enzim siklus krebs berada bebas di dalam matriks kecuali enzim suksinat dehidrogenase, yang merupakan komponen membran dalam. Jadi agar pruvat dapat teroksidasi secara sempurna oleh enzim manjadi karbondioksida dan air, suksinat harus mengadakan kontak dengan membran dalam sebelum dioksidasi menjadi fumarat. 

Gambar 3. Kompleks enzim yang terdapat dalam organel mitokondria.

Struktur dan Fungsi DNA Mitokondria

• Mitokondria dapat melakukan sintesis protein sendiri karena memiliki DNA sendiri yang disebut dengan mtDNA. Ciri-ciri mtDNA adalah berpilin ganda, sirkular, dan tidak dilindungi oleh membran. Ciri mtDNA mitokondria yang terdapat di dalam sitoplasma sel eukariot yakni mtDNA memiliki persamaan dengan ciri seperti DNA pada bakteri, sehingga berkembang teori bahwa mitokondria dulunya merupakan organisme independen yang kemudian bersimbiosis dengan organisme eukariotik. 

Matriks mitokondria juga mengandung ribosom dan mtDNA. Molekul mtDNA bentuknya kecil dan melingkar, tidak banyak bersenyawa dengan protein, sementara ribosomnya memiliki karakter yang sama dengan yang terdapat pada bakteri. Kemiripan mtDNA dan ribosom mitokondria dengan sel prokariotik menimbulkan teori bahwa dalam perkembangan evolusinya mitokondria merupakan keturunan bakteri yang pada awalnya hidup bebas yang kemudian masuk ke dalam sel eukariotik dan menetap disitu sebagai endosimbion. Sistem kode yang masih ada pada mtDNA mitokondria hanya berfungsi untuk menghasilkan beberapa enzim dan protein yang terdapat di dalam organela tersebut.

mtDNA terdapat dalam memilki bentuk sirkuler yakni dalam bentuk untaian ganda yang identik di dalam matriks mitokondria. Satu organel mitokondria pada umumnya  memiliki 2-6 cetakan mtDNA, sehingga jumlah setiap sel jumlahny mencapai 108 atau bergantung pada jumlah mitokondria dalma jumlah sel tertentu.

Peranan mtDNA yang ada dalam organel sel mitokondria sama dengan peranan DNA inti pada sel eukariot, yakni bisa menghasilkan rRNA, tRNA, dan mRNA. Sistem genetika pada mitokondria masih bergantung kepada sistem genetika pada inti sel.  

Asal Usul Mitokondria

Mitokondria diperkirakan muncul sekitar lebih dari satu juta tahun yang lalu yang berkerabat dekat dengan aproteobakteri, kemudian masuk ke dalam sebuah sel eukariot. Endosimbiosis ini saling menguntungkan kedua belah pihak yakni bakteri dan sel eukariotik. Proses simbiosis tersebut terus berlanjut dan hingga saat ini mitokondria merupakan organel yang sangat penting bagi sel eukariot. Organisme endosimbion tersebut adalah Rickettsia yang memiliki persamaan dengan mitokondria dalam hal struktur maupun komponen enzim (Gambar 4). Rickettsia adalah salah satu genus bakteri gram negatif yang selain itu juga mampu melakukan simbiosis dengan kultur sel eukariotik (Gambar 5). Dengan demikian dapat diduga bahwa Rickettsia merupakan asal muasal dari mitokondria.

Gambar 4. Persamaan metabolisme piruvat pada mitokondria eukariotik dan Rickettsia

Gambar 5. Rickettsia (tandah panah) yang mampu hidup dalam kultur sel eukariotik

Mitokondriogenesis

• Mitokondria memiliki sifat untuk memperbanyak diri. Peristiwa ini disebut dengan mitokondriogenesis. Proses pembentukan mitokondria terdiri dari dua tahap, yakni tahap pertumbuhan dan reproduksi individu. Proses diferensiasi organela tersebut menjadi suatu kompartemen yang aktif melaksanakan fosforilasi oksidatif.

Pertumbuhan mitokondria pada Neurospora crassa terjadi dengan cara penambahan komponen-komponen pada struktur tua yang dapat mengakibatkan satu mitokondria membelah menjadi dua. Proses ini diawali dengan pemanjangan mitokondria, selanjutnya satu atau lebih krista yang letaknya di tengah membentuk ruangan dengan cara tumbuh memotong matriks dan melebur dengan membran dalam di depannya. Sebagai akibatnya matriks tersebut terpisah menjadi dua kompartemen.membran luar selanjutnya mengalami invaginasi pada bidang pemisah yang kemudian dilanjutkan dengan kontriksi yang mengakibatkan peleburan antara kedua membran dalam. Pada akhirnya terbentuklah dua mitokondria.


Referensi:

1. Alberts, B., et al. 2007. Molecular Biology of The Cell.
2. Budiono, Joko. 2007. Mitokondria dan Kloroplas. 
3. Juwono dan Achmad Zulfa Juniarto. 2000. Biologi Sel. 
4. Page, R.D.M. dan E.C.Holmes 1998. Molecular Evolution. A Phylogenetic Approach.
5. S. M Issoegianti. 2007. Biologi Sel. 

MITOCHONDRIA

Malam ini saya postingkan satu Oeganela sel yang penting karena membuat mahkluk hidup bis beraktivitas karen Mitochondria ssebagai Power House cell OK

Mitokondria merupakan organel yang berfungsi menyediakan energy selular (ATP).

• Ukuran dan bentuk mitokondria bervariasi menurut jaringannya dan menurut keadaan fisiologis sel. 
• Kebanyakan mitokondria berbentuk oval atau jorong dengan diameter antara 0.5 sampai 1 µm dan panjang sampai 7 µm. 
• Mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, karena ukurannya yang sangat kecil. 
• Pengamatan dengan mikroskop electron menunjukkan susunan khas mitokondria seperti terlihat pada gambar di bawah ini

Mitokondria diliputi oleh selaput rangkap yang disebut memban luar dan membrane dalam. Selaput dalam membagi ruang organel menjadi dua yaitu matriks dan ruang antar selaput. Matriks berisi cairan seperti gel diliputi oleh selaput dalam. Matriks, ruang antar selaput, selaput luar dan selaput dalam mengandung bermacam-macam enzim. Matriks mengandung enzim-enzim siklus Kreb, garam dan air, DNA sirkuler dan ribosom.

Selaput dalam mempunyai area permukaan yang lebih luas karena berlipat-lipat dan masuk ke dalam matriks. Lipatan-lipatan ini disebut krista yang bervariasi dalam jumlah dan bentuknya. Mitokondria dapat mengkode bagian-bagian proteinnya dengan alat-alat yang dimiliki.
Makanan dioksidasi untuk menghasilkan elektron berenergi tinggi yang dikonversi menjadi energy yang tersimpan. Energi ini disimpan dalam bentuk ikatan fosfat kaya energy dalam molekul yang disebut adenosine triphosphate, atau ATP. ATP dikonversi dari adenosine diphosphate dengan menambahkan grup fosfat dengan ikatan kaya energi. Bermacam-macam reaksi di dalam sel dapat menggunakan energy (dimana ATP dikonversi kembali menjadi ADP, melepaskan energy tinggi) atau menghasilkan energy (dimana ATP dihasilkan dari ADP).

Tahap dari glikolisis ke rantai transport elektron.

Makanan diubah menjadi energy ATP dan air. Makanan pensupply energy mengandung gula dan karbohidrat. Gula dipecah dengan bantuan enzim yang memecahnya menjadi bentuk yang paling sederhana dari gula yaitu glukosa. Selanjutnya glukosa memasuki sel dengan molekul khusus pada membrane yang disebut “glucose transporters”.

Saat dalam sel, glukosa dipecah menjadi ATP melalui dua lintasan. Lintasan pertama tidak memerlukan oksigen dan disebut anaerobic metabolism. Lintasan ini disebut glikolisis dan terjadi dalam sitoplasma diluar mitokondria. Selama glikolisis , gula dipecah menjadi piruvat. Makanan lain seperti lemak dapat juga dipecah untuk digunakan sebagai bahan bakar. Setiap reaksi didisain untuk menghasilkan beberapa ion hydrogen (elektron) yang dapat digunakan untuk membuat paket energi (ATP). Tetapi hanya 4 molekul ATP dapat dibuat oleh satu molekul glukosa melalui lintasan ini. Oleh karena itu mitokondria dan oksigen menjadi penting. Proses pemecahan perlu dilanjutkan dengan siklus Kreb’s di dalam mitokondria untuk memperoleh cukup ATP untuk melangsungkan fungsi-fungsi sel.

Piruvat dibawa ke dalam mitokondria dan dikonversikan menjadi Acetyl Co-A yang memasuki siklus Kreb’s. Reaksi pertama ini menghasilkan carbon dioxide karena melibatkan pengeluaran satu karbon dari piruvat.

Bagaimana siklus Kreb’s bekerja?

Siklus Kreb’s juga disebut citric acid cycle berfungsi untuk mendapatkan sebanyak-banyaknya lektron dari makanan yang dimakan. Elektron ini (dalam bentuk ion hidrogen) digunakan untuk mengendalikan pompa yang menghasilkan ATP. Energi yang dibawa ATP selanjutnya digunakan untuk semua macam fungsi selular seperti pergerakan, transport, keluar dan masuknya produk, pembelahan, dan lain-lain.

Untuk melakukan siklus Kreb’s cycle, beberapa molekul penting diperlukan. Pertama, diperlukan piruvat yang dibuat melalui glikolisis dari glukosa. Kemudian diperlukan molekul carrier untuk electron. Terdapat dua tipe molekul yaitu nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) dan flavin adenine dinucleotide (FAD+). Molekul ketiga yang diperlukan adalah oxygen.

Piruvat adalah molekul dengan 3 karbon. Setelah memasuki mitokondria, piruvat dipecah menjadi molekul dengan 2 karbon oleh enzim khusus. Reaksi ini melepaskan karbon dioksida. Molekul dengan 2 karbon disebut Acetyl CoA dan molekul ini memasuki siklus Kreb’s dengan cara bergabung dengan molekul 4 karbon yang disebut oxaloacetate. Ketika dua molekul ini bergabung , menghasilkan molekul 6 karbon yang disebut citric acid (2 karbon + 4 karbon = 6 karbon). Hal inilah yang menyebabkan siklus Kreb juga disebut siklus Citric acid. Citric acid kemudian dipecah dan dimodifikasi, dan melepaskan ion hidrogen dan molekul karbon. Molekul karbon digunakan untuk membuat karbon dioksida dan ion hidrogen ditangkap oleh NAD dan FAD. Proses ini kembali menghasilkan oxaloacetate.

Fosforilasi oksidatif

Saat ion hidrogen atau elektron diambil dari sebuah molekul, maka molekul dikatakan dioksidasi. Ketika ion hidrogen atau elektron diberikan kepada sebuah molekul maka molekul tersebut direduksi. Saat molekul fosfat ditambahkan kepada sebuah molekul, maka molekul tersebut dikatakan difosforilasi. Jadi fosforilasi oksidatif berarti proses yang melibatkan penghilangan ion hidrogen dari satu molekul dan penambahan molekul fosfat ke molekul lainnya.
Pada siklus Kreb, ion hidrogen atau elektron diberikan kepada dua molekul carrier. Mereka ditangkap oleh NAD atau FAD dan molekul pembawa ini akan menjadi NADH dan FADH (karena membawa ion hidrogen).

Elektron-elektron ini dibawa secara kimia ke sistem respirasi atau rantai transport electron yang terdapat di Krista mitokondria. NADH dan FADH secara esensial berfungsi sebagai pengangkut dari satu kompleks ke kompleks yang lain. Di setiap situs sebuah pompa proton mentransfer hidrogen dari satu sisi membrane ke yang lainnya. Hal ini menghasilkan sebuah gradient melintasi membrane dalam dengan konsentrasi hydrogen yang lebih tinggi pada ruang interkrista (ruang antara membrane dalam dan membrane luar). Elektron dibawa dari satu kompleks ke kompleks yang lain oleh ubiquinone dan cytochrome C.

Cytochrome oxidase kompleks mengkatalisis transfer elektron ke oksigen menjadi air. Pompa chemiosmotic menghasilkan gradient proton electrochemical melewati membrane yang digunakan untuk menjalankan “energy producing machine” yaitu ATP synthase.
Proses ini memerlukan oksigen sehingga disebut “aerobic metabolism”. ATP synthase menggunakan energy dari gradient ion hydrogen (juga disebut proton) untuk membentuk ATP dari ADP dan fosfat. Juga menghasilkan air dari hidrogen dan oksigen.