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Aufgaben der Mitochondrien - Wissenswertes

Nervenzellen verfügen über sehr viele Mitochondrien.
Nervenzellen verfügen über sehr viele Mitochondrien.
In den Zellen befinden sich bestimmte Zellbestandteile, von denen jeweils unterschiedliche Aufgaben wahrgenommen werden. Den Mitochondrien kommt dabei die besondere Verantwortung zu, als Energie- oder Kraftwerk zu fungieren, damit der Stoffwechsel permanent und gleichbleibend gut abläuft.

Aufgaben der Zellbestandteile - Energie und Verwertung

In einer Zelle befinden sich diverse Zellbestandteile, sodass diese insgesamt funktionieren kann. Dabei kommt den Mitochondrien eine besondere Stellung zu, die nötige Energie zur Verfügung zu stellen.

  • Mitochondrien haben unter anderem die Aufgaben, energiereiche Moleküle zu bilden, die dann z. B. dem Stoffwechsel zur Gewinnung von Wärme zur Verfügung stehen. Eines der Moleküle bezeichnet dabei das Adenosintriphosphat (ATP). Darüber hinaus sind die auch als Zellkraftwerke bezeichneten Mitochondrien an anderweitigen Aufgaben beteiligt, so bilden diese auch die sog. Eisen-Schwefel-Cluster, die anderweitig im Rahmen der Zellverwertung zur Verfügung stehen.
  • Ein Mitochondrium ist vor allem immer in Zellen vorzufinden, die einen sehr hohen Energieverbrauch betreiben, so zum Beispiel in den Muskelzellen, Sinnes- und Nervenzellen, sowie im Herzmuskel mit 36 % Volumenanteil an Mitochondrien.
  • Die Zellbestandteile haben eine Größe bzw. einen Durchmesser von 0,5 - 1,5 µm und bilden diverse Formen aus. Dabei kommen Kugelformen vor, allerdings können die Mitochondrien auch komplexere Netzwerke entwickeln, um so der unverzüglichen Energiebereitstellung zu dienen.
  • Sowohl durch Wachstum als auch durch Sprossung können sich diese Bestandteile der Zelle vermehren, um auf veränderte energetisch bedingte andere Faktoren zu reagieren, sodass die Anpassung der Mitochondrien evolutionstechnisch unabdingbar war, um das Überleben zu sichern.
  • Ein Mitochondrium wird vorwiegend über das sog. Plasma der mütterlichen Eizelle über die Vererbung weitergegeben. Über Spermien abgegebene und in die befruchtete Eizelle importierte Mitochondrien sind als "Zellmüll" gemarkert und werden durch anderweitige Abbauprozesse eliminiert.

Aufbau der Zellkraftwerke - Hülle und Membran

Die Mitochondrien sind in einer bestimmten Weise aufgebaut, sodass diese ihren Aufgaben sicher und zuverlässig nachkommen können.

  • Ein Mitochondrium ist so aufgebaut, dass die Hülle aus einer inneren und äußeren Membran besteht. Diese innere Membran des Mitochondriums selbst besteht wiederum aus Phospholipid-Doppelschichten neben den ebenfalls enthaltenen Proteinen.
  • Die innere und äußere Membran weisen Unterschiede bzgl. ihrer Eigenschaften auf. So existieren 5 diverse sog. Kompartimente, die sich durch die äußere und innere Membran des Mitochondriums bestimmen. Daneben besteht noch der Intermembranraum sowie die Matrix und die Cristae. In der Christae befindet sich die ATP-Synthetase, die als Zellmembranprotein ATP bildet als Energielieferant.
  • Anders, als in alten Lehrbüchern noch dargestellt, stellen die Mitochondrien keine bohnenförmigen Organellen dar, sondern bilden ein röhrchenartiges, tubuläres Netzwerk, das den kompletten Zellraum einnimmt. Auch können einzelne Mitochondrien sich in dieses Netzwerk eingliedern, wenn vom energetischen Standpunkt dieses erforderlich ist, auch die Abkapselung eines Mitochondriums von einem solchen Netzwerksystem ist wieder möglich. Die Zellkraftwerke sind lediglich in Zellen mit Zellkern zu finden, den eukaryotischen Zellen.
  • Zum Schutz des Mitochondriums umfasst die äußere Membran den gesamten Zellbestandteil und verfügt über Kanäle aus Eiweiß- bzw. Proteinkomplexen. Diese ermöglichen den Austausch von Ionen und Molekülen zwischen dem Cytosol und den Mitochondrien.
  • Die Mitochondrien stellen über die chemischen Reaktionen der Atmungskette somit Energie zur Verfügung, womit es möglich ist, die aufgenommene Glukose (vereinfacht: Zucker) mit hoher Effizienz zu ATP zu verarbeiten und als Energie nutzbar zu machen. Nach der Synthese im Intermembranraum kann dieses an das Cytosol abgeben.
  • Neben der Energiebereitstellung haben die Mitochondrien auch die Aufgaben, als interzellulärer Speicher für Kalzium zu fungieren, sodass dieses ebenfalls als wichtiges Mineral verwertet werden kann.

Hauptsächlich dienen somit die Mitochondrien dazu, aus Traubenzucker und Sauerstoff während der Atmung Kohlendioxid als Stoffwechselprodukt der Atmung und Wasser zu produzieren, dabei wird die überlebenswichtige Energie für die Zelle freigesetzt.

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