Zellorganellen: Lysosomen, Peroxisomen, Vakuolen & Mitochondrien

Lysosomen, Peroxisomen und Vakuolen

Dies sind membrangebundene Organellen.

Struktur und Funktion der Lysosomen

Lysosomen sind Organellen, die Enzyme enthalten, um alle Arten von biologischen Polymeren abzubauen. Sie enthalten saure Hydrolasen und dienen als zelluläres Verdauungssystem, um aufgenommenes Fremdmaterial zu zersetzen.

• Endocytose: Wenn die Zelle Material aufnimmt, bildet sich ein Phagosom. Ein primäres Lysosom verschmilzt damit zu einem sekundären Lysosom (Phagolysosom), in dem Enzyme die Stoffe für die Zelle verwertbar machen.
• Autophagie: Wenn Material aus dem Inneren der Zelle verdaut werden muss, bildet sich ein Autophagosom, das mit einem primären Lysosom verschmilzt, um die Verdauung einzuleiten.

Struktur und Funktion der Peroxisomen

Peroxisomen sind kleine Organellen, die Prozesse wie die Oxidation von Fettsäuren, den Glyoxylat-Zyklus und die Photorespiration ermöglichen.

• Enzyme: Sie enthalten Oxidasen und Katalase.
• Entgiftung: Sie oxidieren Fettsäuren und Aminosäuren, was metabolische Energie liefert und giftige Moleküle entgiftet (besonders in Leber und Nieren).
• Glyoxysomen: In Pflanzen ermöglichen sie den Glyoxylat-Zyklus, der Energie für Keimung und Wachstum liefert.

Struktur und Funktion der Vakuolen

Vakuolen bestehen aus einer Membran, dem Tonoplasten. Ihre Hauptfunktionen sind:

• Aufrechterhaltung des Zelldrucks (Turgor): Wasser dringt durch Osmose in die Vakuole ein, um den osmotischen Druck auszugleichen.
• Intrazelluläre Verdauung: In pflanzlichen Zellen sind Vakuolen an Verdauungsprozessen beteiligt.
• Speicherung: Lagerung verschiedener Substanzen.

Mitochondrien

Mitochondrien sind essenzielle Zellorganellen.

Ultrastruktur der Mitochondrien

Sie bestehen aus zwei Membranen, die zwei Kammern abgrenzen:

• Äußere Membran: Besteht aus einer Lipid-Doppelschicht (40 % Lipide, vor allem Cholesterin, und 60 % Proteine). Sie enthält integrale Proteine, sogenannte Porine, und ist sehr durchlässig für große Moleküle.
• Innere Membran: Sie bildet Falten, die sogenannten Cristae. Sie besteht zu 20 % aus Lipiden (wenig Cholesterin) und zu 80 % aus Proteinen, darunter ATP-Synthase, Atmungskettenproteine, Enzyme der Beta-Oxidation, oxidative Phosphorylierung und Transferasen.

Elementarteilchen und Matrix

• F-Komplex (ATP-Synthase): Befindet sich an der Innenseite der Membran zur Matrix hin. Er besteht aus einem kugelförmigen Kopf (F1-Komplex) und einem Stiel (F0-Faktor). Dieser Komplex findet sich auch in Chloroplasten und Bakterien.
• Mitochondriale Matrix: Das semi-flüssige Innere enthält:
  • Mitochondriale DNA-Moleküle.
  • Mitochondriale RNA-Moleküle (bilden Mitoribosomen).
  • Enzyme für Replikation, Transkription und Translation der mitochondrialen DNA.
  • Enzyme für den Citratzyklus und die Beta-Oxidation von Fettsäuren.
  • Ionen wie Kalzium, Phosphat und Ribonukleoproteine.