Mitochondrien

Mitochondrien
Mitochondrien, lichtmikroskopisch sichtbare, von einer Doppelmembran umhüllte, meist gestreckt zylindrische Organellen von 1–5 μm Länge, die in fast allen Eucyten in großer Anzahl vorkommen und in denen die energieliefernde Zellatmung und die ATP- Bildung abläuft; man bezeichnet sie daher oft als »Kraftwerke der Zelle«. Zwei eng beieinander liegende Membranen umhüllen die M.: eine äußere, die bisweilen in Verbindung mit der ER-Membran steht, und eine innere, deren vielfältige, in den Innenraum vorstoßende Einstülpungen die Membranoberfläche vergrößern und darüber hinaus ermöglichen, dass an ihrer Oberfläche gleichzeitig mehrere Reaktionen ablaufen. In inaktiven Phasen bildet die Innenmembran schmale Leisten (Cristae), bei zunehmender Aktivität entstehen Säckchen (Sacculi) und bei höchster ATP- Produktion Röhren (Tubuli). M. sind in vier Stoffwechselkompartimente gegliedert: Die äußere Membran, die große, durch das Protein Porin gebildete Poren besitzt und damit für Moleküle bis zu einer Molekularmasse von ca. 10000 Da hoch permeabel ist, grenzt das Grundplasma der Zelle gegen den nichtplasmatischen Zwischenraum ab, der sich zwischen äußerer und innerer Membran befindet. Die innere Membran ist für die meisten, selbst sehr kleinen Stoffe wie Cl- und Protonen undurchlässig. Bei eini-
gen Substanzen, die sie passieren können (z.B. Citrat, ADP, ATP, Phosphat), wirken Carrier als Transportmittel. An der inneren Membran befinden sich die Enzyme des Citratzyklus, der Atmungskettte und der oxidativen Phosphorylierung. Die gelartige Grundsubstanz (Matrix) enthält viele Enzyme, außerdem mitochondriale DNA (mtDNA) und 70S-Ribosomen. Sie ist der Ort der Proteinsynthese. Außerdem enthält sie das sonst nur in den Zellmembranen von Procyten vorkommende Lipid Cardiolipin. In Zellen mit großer Stoffwechselaktivität findet man viele Mitochondrien (z.B. in Leberzellen von Säugetieren ca. 1000–1500). M. können sich nur durch Teilung vermehren und nicht, wie lange Zeit vermutet, von anderen Zellstrukturen neu gebildet werden. Sie besitzen in Form von mtDNA, RNA und Ribosomen ein eigenes genetisches System. Die doppelsträngige ringförmig gebaute mtDNA ist meist in mehreren identischen DNA- Molekülen vorhanden. Sie codiert die 70S-Ribosomen, rRNA, tRNA und einige mitochondriale Proteine. M. können jedoch nur einen geringen Teil ihrer Proteine selbst synthetisieren, die meisten werden vom Kern codiert, im Cytoplasma synthetisiert und dann in das M. eingeschleust. In embryonalen Zellen und in anaerob wachsenden Zellen finden sich kleine und einfach gestaltete Protomitochondrien.

Deutsch wörterbuch der biologie. 2013.

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