Was ist die Funktion von Mitochondrien?
Mitochondrien sind das Zellkraftwerk eukaryotischer Zellen. Die Hauptfunktion der Mitochondrien ist die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) über einen Prozess, der als oxidative Phosphorylierung bekannt ist. ATP ist ein Nukleotid, das Energie in Form von chemischen Bindungen speichert. Energie wird aus Zellnährstoffen gewonnen, hauptsächlich aus Glukose und Fettsäuren, und immer dann freigesetzt, wenn sie von den energiebedürftigen Funktionen der Zellen benötigt wird. Diese energiebedürftigen zellulären Funktionen sind der Membrantransport, die Synthese von Verbindungen zum Antrieb von Stoffwechselreaktionen und mechanische Arbeit.
Diese Strukturen sind doppelmembrangebundene zytoplasmatische Organellen, die in den meisten eukaryotischen Zellen gefunden werden. Sie sind flexibel und stabförmig und haben einen Durchmesser von 0,5 bis 1,0 Mikrometer. Das Membransystem eines Mitochondriums besteht aus einer glatten äußeren Mitochondrienmembran und einer gefalteten inneren Mitochondrienmembran, die durch einen engen Raum getrennt sind, der als Intermembranraum bezeichnet wird. Der Matrixraum oder der interkristalline Raum ist der große Raum, der von der inneren Membran umschlossen wird. Jede dieser Komponenten spielt eine wichtige Rolle in der Zellfunktion und trägt zur Hauptfunktion der Mitochondrien bei.
Die äußere Mitochondrienmembran weist eine große Anzahl von Porinen auf, bei denen es sich um Transmembranproteinkanäle handelt, die die freie Diffusion großer und kleiner Moleküle ermöglichen. Es kann Moleküle von bis zu 10 Kilodalton und bis zu 6.000 Dalton zulassen. Diese Membran ist für Ionen und kleine Moleküle relativ durchlässig, so dass der Inhalt des Zwischenmembranraums dem Cytosol ähnelt.
Die Hauptfunktion der Mitochondrien liegt jedoch in der inneren Mitochondrienmembran und im Matrixraum. Die innere Mitochondrienmembran ist in Kristalle gefaltet, die eine größere Oberfläche für die ATP-Synthese bieten. Diese Membran besitzt eine große Anzahl von Cardiolipinen, bei denen es sich um Phospholipide handelt, die letztere für Protonen, Elektronen und Ionen nahezu undurchlässig machen. ATP-Synthase und Atmungsketten, beide Proteinkomplexe, sind ebenfalls in dieser Membran zu finden. Die ATP-Synthase ist für die ATP-Erzeugung verantwortlich, während die Atmungsketten den Protonengradienten aufrechterhalten, der Energie für die oxidative Phosphorylierung liefert.
Der Matrixraum ist mit einer dichten Flüssigkeit gefüllt, die hauptsächlich aus Enzymen besteht, die für den Abbau von Fettsäuren und Pyruvat in das metabolische Zwischenprodukt Acetyl-Coenzym A und die anschließende Oxidation dieses Zwischenprodukts im Krebs- oder Tricarbonsäure-Zyklus verantwortlich sind. Pyruvat ist ein Ausgangsprodukt des Glukosestoffwechsels, der im Cytosol vorkommt und dann in die Mitochondrien transportiert wird. Der Matrixraum enthält auch das mitochondriale genetische System, die doppelsträngige mitochondriale zirkuläre Desoxyribonukleinsäure (cDNA) und die für die mitochondriale Genomexpression erforderlichen Enzyme. Obwohl es ein eigenes genetisches System besitzt, befinden sich die notwendigen gencodierten Proteine, die für die Bildung und Funktion von Mitochondrien benötigt werden, um normal zu sein, im Genom des Zellkerns.