Was sind Mitochondrien?
Mitochondrien sind die Kraftwerke tierischer und pflanzlicher Zellen. Sie wandeln blutgetragenes NADH und NADPH in ATP (Adenosintriphosphat) um, die gängige Energiewährung zellulärer Maschinen. Der Singular der Mitochondrien ist Mitochondrion. Es wird stark vermutet, dass Mitochondrien von frühen symbiotischen Zellen stammen, die in Kooperation mit anderen Zellen leben. Diese Organellen haben ihre eigene DNA, und die Evolution hat bereits Millionen von Jahren damit verbracht, DNA schrittweise von den Mitochondrien zum Zellkern zu transferieren, wo sich der Rest der DNA befindet.
Eine durchschnittliche Zelle hat 2.000 Mitochondrien, die etwa 20% des Gesamtvolumens ausmachen. Das Innere eines Mitochondriums, das beim Anfärben unter dem Mikroskop beobachtet werden kann, enthält eine hochgefaltete Membran. Diese Falten werden Cristae genannt. Die Kristalle maximieren die Oberfläche dieser Membran und ermöglichen einen hohen ATP-Durchsatz. Die Mitochondrien sind eine der wenigen Organellen mit Doppelmembranstruktur. Seine Außenmembran hält mithilfe von Phospholipiddoppelschichten und Proteinen Moleküle mit einem Atomgewicht von mehr als 5000 fern. Spezielle Proteine, die größer sind als diese, können nur durch aktiven Transport in das Innere des Mitochondriums gelangen. Die innere Membran ist die undurchlässigste von allen und lässt Atome nur durch aktiven Transport ein- und ausströmen.
Mitochondrien spielen in vielen Bereichen des Stoffwechsels eine entscheidende Rolle und können je nach Zelle spezielle Funktionen haben. Beispielsweise verarbeiten spezialisierte Mitochondrien in der Leber Ammoniak, ein zelluläres Abfallprodukt. Wenn bestimmte Mitochondrien aufgrund genetischer Mutationen zusammenbrechen, entstehen mitochondriale Erkrankungen.
Mitochondrien sind ungewöhnlich, da die mitochondriale Vererbung nicht zur Hälfte vom Vater und zur Hälfte von der Mutter stammt, sondern ausschließlich mütterlich ist. Anstelle von nur zwei Kopien der Gene, wie im Zellkern, kommen mitochondriale Gene in fünf bis zehn Kopien vor. Obwohl ein Mitochondrion etwa 3000 Proteine enthält, kann sein degeneriertes Genom nur etwa 37 codieren. Die Degeneration der Mitochondrien spielt eine wichtige Rolle im Alterungsprozess und wird als eine der sieben Hauptursachen des Alterns bezeichnet. Daher schlagen einige Anti-Aging-Therapien vor, mitochondriale DNA zu "evakuieren" und in den Zellkern zu verschieben, ein Prozess, der von der Evolution begonnen, aber noch nicht abgeschlossen wurde.
Es gibt nur wenige eukaryotische (kernhaltige) Zellen, denen Mitochondrien fehlen - die Mikrosporidier, Metamonaden und Archamoeben. In Studien wurden prokaryotische (kernmangelhafte) Zellen untersucht, um mögliche heutige Versionen von alten freischwebenden Mitochondrienzellen zu finden. Die Mitochondrien haben sich jedoch in ihrer Zeit in eukaryotischen Zellen so weit entwickelt, dass sie sich wahrscheinlich nicht von ihren heutigen Verwandten unterscheiden lassen .