Mitochondrien

Mitochondrien sind sehr wichtige Organellen (winzige mikroskopische Gebilde im Inneren der Zelle), die in eukaryontischen Zellen vorkommen, wo sie als Energieeinheit der Zelle fungieren, da in ihnen wichtige biochemische Prozesse verlaufen. 

Dank den Prozessen der „Zellatmung“ in eukaryotischen Zellen kommt es zur Entstehung des wichtigsten energiereichen Adenosintriphosphates (ATP), das als „Brennstoff“ für den Verlauf anderer wichtiger Reaktionen in der gesamten Zelle dient. Darüber hinaus sind sie ein Bestandteil des Stoffwechsels von Fetten und Substanzen steroidartigen Charakters und spielen auch eine wesentliche Rolle während des Zellwachstums oder des programmierten Zelltodes (Apoptose).

Aufbau der Mitochondrien

Mitochondrien sind wurstförmig und auf ihrer Oberfläche haben sie zwei doppelschichtige Membranen. Die äußere Mitochondrienmembran ist die erste Barriere zwischen der inneren Umgebung der Organelle und dem umgebenden Zytosol.

Die innere Membran ist von Einbiegungen gebildet und der innere Bereich dieser Membran wird als mitochondriale Matrix bezeichnet, was eine kolloidale Lösung im Inneren der Membran ist. In diesem Bereich sind DNA-Moleküle und Ribosomen vorhanden.

Was die biochemische Struktur der Mitochondrien betrifft, wurden darin mehrere hundert Proteine ​​gefunden (z.B. in Mitochondrien des Herzens wird diese Zahl auf 615 geschätzt). Bis zur Hälfte der mitochondrialen Proteine ​​ist wahrscheinlich immer für ein bestimmtes Gewebe spezifisch.

Typen von Mitochondrien

Mitochondrien werden in folgende Typen geteilt:

1. Mitochondrien mit Cristae – es handelt sich um den häufigsten Typ, es ist die häufigste Art von Mitochondrien im menschlichen Körper. Ihre Cristae (Biegungen der mitochondrialen Innenmembran) ragen entweder als Membranplättchen oder als kammartige Fächer aus der inneren Mitochondrienmembran hervor.
2. Mitochondrien tubulären Typs - diese enthalten röhrenförmige Innenmembranen. Beim Menschen befinden sie sich in Zellen, die sich an der Synthese von Steroidhormonen beteiligen, wie zum Beispiel Hormone der Nebennierenrinde, interstitielle Leydig-Zellen, Thekalfollikeln und Plazentazellen.
3. Mitochondrien sakkulären Typs – in diesem Typ von mitochondrialen Zellen befinden sich winzige Bläschen, die durch kurze Stiele mit der inneren Mitochondrienmembran verbunden sind. Sie kommen in den Zellen der Nebennierenrinde vor.
4. Mitochondrien prismatischen Typs – Mitochondrien dieses Typs haben die Längsstruktur mit einem dreieckigen oder rhomboiden Umriss im Querschnitt.

Struktur von Mitochondrien

Die Länge der Mitochondrien bewegt sich von 0,5 bis 10 μm und ihre Dicke von 0,3 bis 0,5 μm. Die Größe, Gestalt und ihre Anzahl hängen nicht nur von dem Typ der Zellen ab, sondern auch von der Stoffwechselaktivität, bzw. vom pathologischen Zustand. Sie können auch verzweigt sein, was zur Bildung verschiedener zylindrischer Strukturen führt, die einander verbunden sein können und dadurch bilden sie ein mitochondriales Netzwerk, das sich über die gesamte Zelle erstreckt.

Bedeutung von Mitochondrien

Die Mitochondrien sind ein Ort vieler Stoffwechselprozesse. Wichtig sind zum Beispiel:

• Innerhalb der Mitochondrien verläuft der sogenannte Citratzyklus und auf ihrer Innenschicht wiederum die Atmungskette. Diese beiden Prozesse sind so miteinander verbunden, dass sie zur Gewinnung einer erheblichen Energiemenge in Form von ATP führen. Während dieser „Zellatmung“ wird O2 verbraucht und CO2 produziert.
• In den Mitochondrien kommt es zur β-Oxidation von Fettsäuren und ihr Hauptprodukt sind Moleküle von Acetyl-Coenzym A.
• Ein Teil des Harnstoffzyklus findet in den Mitochondrien der Leberzellen statt und sein Hauptprodukt ist Harnstoff.
• In den Mitochondrien einiger Zellen, beispielsweise unreifer Erythrozyten und Hepatozyten, beginnt und endet die Häm-Biosynthese.
• In den Mitochondrien einiger Zellen, wie z.B. unreife Erythrozyten und Hepatozyten sind, beginnt und endet die Häm-Biosynthese (ein sehr gut erforschter Prozess, der insbesondere in den Entwicklungsstadien der roten Blutkörperchen im Knochenmark und in der Leber verläuft).
• Außerdem beteiligen sich die Mitochondrien auch an der Synthese von Steroiden, der Wärmeerzeugung, der Zellsignalisierung und der Regulierung des Zellzyklus usw.
• Ein Nebenprodukt der „Zellatmung“ in den Mitochondrien ist die Produktion von Sauerstoffradikalen, die eine Vielzahl von Mutationen in der mitochondrialen DNA verursachen können. Je stärker diese DNA geschädigt wird, desto mehr geschädigte Moleküle entstehen und um so mehr können sich degenerative Veränderungen vertiefen. Eine Menge von Veränderungen in Mitochondrien werden vor allem während des Alterungsprozesses des Menschen beobachtet.