Zellorganellen: Zellkern, Golgi-Apparat, Lysosomen, Vakuolen, Mitochondrien und Chloroplasten

Zellkern: Struktur und Zusammensetzung

Der Zellkern besteht aus folgenden Bestandteilen:

• Kernhülle (Nuclear Envelope)
• Chromatin
• Nucleolus (Kernkörperchen)
• Kernplasma (Nukleoplasma), das während der mitotischen Phase eine wichtige Rolle spielt

Golgi-Apparat

Funktionen

• Modifikation von Lipiden und Proteinen, die im rauen endoplasmatischen Retikulum (RER) synthetisiert werden
• Transport und Sekretion von Proteinen
• Beteiligung an der Bildung der pflanzlichen Zellwand sowie der Zell-Glykokalyx bei Tieren
• Beteiligung am Transport von Lipiden in den Drüsen
• Mitwirkung bei der Entstehung der Lysosomen

Lysosomen

Es gibt zwei Typen von Lysosomen:

Primäre Lysosomen

Sie entstehen aus dem Golgi-Apparat und enthalten hydrolytische Enzyme.

Sekundäre Lysosomen

Sie entstehen nach der Fusion mehrerer primärer Lysosomen mit einem Vesikel aus Endozytose oder Phagozytose. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der zellulären Verdauung.

Funktionen

Durch hydrolytische Enzyme sind Lysosomen an der Verdauung zellulärer Prozesse beteiligt, z. B. in Form von:

• Phagolysosomen (entstehen aus der Vereinigung eines primären Lysosoms mit einer Vakuole)
• Autophagolysosomen (Lysosomen verschmelzen mit autophagozytischen Vakuolen, um Reste aus der Zelle zu entfernen)
• Multivesikuläre Körper (Lysosomen, die verschiedene Vesikel enthalten)

Vakuolen

Funktionen

Vakuolen sorgen für die Aufrechterhaltung des Turgors und vergrößern die Zelloberfläche, was den Austausch mit der Umgebung erleichtert. Sie dienen als Reservespeicher für Ionen, Glucide, Aminosäuren und Proteine und lagern giftige Abfallprodukte ein.

Mitochondrien: Struktur und Funktion

Struktur

Mitochondrien besitzen:

• die äußere Mitochondrienmembran
• den Intermembranraum (perimitochondrialer Raum)
• die innere Mitochondrienmembran
• die Matrix

Funktion

Mitochondrien liefern Energie für die Zelle. In der mitochondrialen Matrix finden die β-Oxidation von Fettsäuren sowie die oxidative Decarboxylierung von Brenztraubensäure (Pyruvat) aus der Glykolyse statt. Im Citratzyklus (Tricarbonsäurezyklus) wird Acetyl-CoA, das aus Pyruvat entsteht, vollständig zu CO₂ oxidiert, wobei Coenzyme reduziert werden.

Außerdem besitzen Mitochondrien eigene Maschinerie zur Proteinsynthese sowie eigene mitochondriale DNA.

Die inneren Membranen sind für den mitochondrialen Elektronentransport über die Atmungskette zuständig, bei dem Sauerstoff reduziert und ATP durch oxidative Phosphorylierung synthetisiert wird.

Teilung

Mitochondrien vermehren sich durch Zweiteilung, Strangulation oder Knospung.

Chloroplasten: Struktur und Funktion

Struktur

Chloroplasten sind von einer doppelten Plastidenmembran umgeben, bestehend aus einer äußeren und einer inneren Membran, die einen Intermembranraum einschließen.

• Stroma: die Matrix des Chloroplasten, in der sich die plastidäre DNA und Ribosomen (70S) befinden.
• Thylakoide: membranöse Vesikel, die im Stroma liegen und parallel zur Achse des Chloroplasten angeordnet sind.
• Grana: Stapel aus Thylakoiden, die in Gruppen angeordnet sind.

Aufgaben

Hier findet die Photosynthese statt, bei der die Zelle Licht als Energiequelle und CO₂ als Kohlenstoffquelle nutzt.

• Lichtreaktion: In der Thylakoidmembran wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt.
• Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus): Im Stroma wird CO₂ in organische Moleküle fixiert und als Polysaccharide gespeichert.

Teilung

Chloroplasten entstehen durch Zweiteilung aus bereits vorhandenen Chloroplasten.