Mitochondrien – Das Kraftwerk einschalten

Mitochondrien sind als die Kraftwerke der Zelle bekannt. Sie sind Organellen, die wie ein Verdauungssystem funktionieren, das Nährstoffe aufnimmt, sie aufspaltet und energiereiche Moleküle für die Zelle erzeugt. Die biochemischen Prozesse der Zelle werden als Zellatmung bezeichnet. Viele der an der Zellatmung beteiligten Reaktionen finden in den Mitochondrien statt. Mitochondrien sind die Arbeitsorganellen, die die Zelle mit Energie versorgen.
Mitochondrien sind kleine Organellen, die frei in der Zelle schwimmen. Manche Zellen haben mehrere tausend Mitochondrien, andere haben keine. Muskelzellen brauchen viel Energie, deshalb haben sie viele Mitochondrien. Neuronen (Zellen, die Nervenimpulse weiterleiten) brauchen nicht so viele. Wenn eine Zelle das Gefühl hat, dass sie nicht genug Energie zum Überleben bekommt, können mehr Mitochondrien gebildet werden. Manchmal kann ein Mitochondrium größer werden oder sich mit anderen Mitochondrien verbinden. Es hängt alles von den Bedürfnissen der Zelle ab.
Mitochondrien sind perfekt geformt, um ihre Produktivität zu maximieren. Sie sind aus zwei Membranen aufgebaut. Die äußere Membran umhüllt das Organell und umschließt es wie eine Haut. Die innere Membran faltet sich mehrfach um und bildet geschichtete Strukturen, die Cristae genannt werden. Die in den Mitochondrien enthaltene Flüssigkeit wird als Matrix bezeichnet.
Die Faltung der inneren Membran vergrößert die Oberfläche im Inneren der Organelle. Da viele der chemischen Reaktionen an der inneren Membran ablaufen, schafft die vergrößerte Oberfläche mehr Platz für Reaktionen, die stattfinden können. Wer mehr Platz zur Verfügung hat, kann mehr Arbeit erledigen. Ähnliche Strategien der Oberflächenvergrößerung werden von den Mikrovilli in Ihrem Darm genutzt.
Was ist in der Matrix? Es ist ganz und gar nicht wie im Film. Mitochondrien sind etwas Besonderes, denn sie haben ihre eigenen Ribosomen und DNA, die in der Matrix schwimmen. Außerdem gibt es Strukturen, die Granula genannt werden und die Konzentrationen von Ionen kontrollieren können. Zellbiologen sind noch dabei, die Aktivität der Granula zu erforschen.

Sauerstoff zur Energiegewinnung nutzen

Wie läuft die Zellatmung in den Mitochondrien ab? Die Matrix ist mit Wasser und Proteinen (Enzymen) gefüllt. Diese Proteine nehmen organische Moleküle, wie z.B. Pyruvat und Acetyl CoA, auf und bauen sie chemisch ab. Proteine, die in der inneren Membran eingebettet sind, und Enzyme, die am Zitronensäurezyklus beteiligt sind, setzen schließlich Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) Moleküle aus dem Abbau von Sauerstoff (O2) und Glukose (C6H12O6) frei. Die Mitochondrien sind die einzigen Orte in der Zelle, an denen Sauerstoff reduziert und schließlich zu Wasser abgebaut wird.
Mitochondrien sind auch an der Kontrolle der Konzentration von Kalzium (Ca2+)-Ionen innerhalb der Zelle beteiligt. Sie arbeiten sehr eng mit dem endoplasmatischen Retikulum zusammen, um die Menge an Kalzium im Zytosol zu begrenzen.

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