Mitochondrien: Struktur und Funktion der Zelle
Beschreiben Sie die Struktur und Funktion der Mitochondrien.
Die Mitochondrien werden von einer Doppelmembran gebildet, die zwei Kammern abgrenzt:
Äußere Mitochondrienmembran
Sie ist glatt und begrenzt das Mitochondrium nach außen. Sie ist sehr durchlässig und lässt einige Moleküle großer Masse frei hindurchtreten.
Innere Mitochondrienmembran
Sie weist Faltungen auf, die als Cristae mitochondriales (Cristae) bezeichnet werden und ihre Oberfläche sowie ihre Stoffwechselkapazität vergrößern. Sie ist ziemlich undurchlässig und enthält die Moleküle, die für die Zellatmung verantwortlich sind.
Intermembranraum
Dies ist der Raum zwischen den beiden Membranen. Sein Inhalt ähnelt dem des Zytoplasmas.
Mitochondriale Matrix
Dies ist der innere Raum, der von der inneren Membran begrenzt wird. Er enthält die Enzyme des Citratzyklus (Krebs-Zyklus) und der Beta-Oxidation der Fettsäuren, mitochondriale Ribosomen, mitochondriale DNA (mtDNA), für Replikation, Transkription und Translation der mitochondrialen DNA notwendige Enzyme sowie Ionen.
Die wichtigste Funktion ist die Zellatmung, bei der organische Materie mit Sauerstoff kombiniert wird, um durch Oxidation Energie zu gewinnen. In der mitochondrialen Matrix laufen der Citratzyklus und die Beta-Oxidation der Fettsäuren ab. In der inneren Membran befinden sich die Enzymkomplexe der Elektronentransportkette sowie die ATP-Synthase-Partikel, die durch oxidative Phosphorylierung ATP bilden.
Das Hyaloplasma bzw. Zytosol
Das Zytoplasma ist der Teil der Zelle, der zwischen der Plasmamembran und der Kernmembran liegt. Es besteht aus dem Zytosol bzw. Hyaloplasma sowie den darin eingebetteten Organellen und Strukturen, zu denen auch das Zytoskelett gehört. Das Hyaloplasma bzw. Zytosol ist eine Lösung, die zu 70–85 % aus Wasser und zu 15–30 % aus anderen gelösten oder suspendierten Bestandteilen besteht: Kohlenhydrate, Lipide, Aminosäuren, Proteine, Nukleoside, Nukleotide, Nukleinsäuren, Mineralsalze und Ionen. Darin laufen dank der enthaltenen Enzyme viele für die Zelle lebenswichtige Stoffwechselreaktionen ab.
Das Zytoskelett
Das Zytoskelett besteht aus einem Netzwerk langer, dünner Proteinfilamente, die sich durch das Zytoplasma erstrecken. Es bestimmt die Form der Zelle, ihre Bewegungen sowie die Bewegungen ihrer Organellen und die Trennung der Chromosomen während der Zellteilung.
Intermediärfilamente
Die Intermediärfilamente haben eine strukturelle Funktion. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Zellen die Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Spannungen zu ermöglichen, die entstehen, wenn sie gedehnt werden. Daher sind sie besonders häufig in Muskel- und Epithelzellen sowie in den langen Axonen der Neuronen vorhanden.
Struktur und Lokalisation
Die Intermediärfilamente bestehen aus vielen Strängen länglicher, faseriger Proteine. Sie heißen so, weil ihr Durchmesser (8–10 nm) zwischen dem der dünnen Actinfilamente (7 nm) und dem der dicken Mikrotubuli (25 nm) liegt. Sie kommen besonders häufig in Zellen vor, die starken mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Es gibt verschiedene Klassen, je nach Zelltyp.