Mitochondrien • Aufbau und Funktion, ATP (2024)

Was Mitochondrien sind, wie sie aufgebaut sind und welche Funktionen sie in der Zelle erfüllen, erfährst du in diesem Beitrag und in unserem Video dazu!

Mitochondrien einfach erklärt

Mitochondrien sind Zellorganellen. Sie kommen in tierischen und pflanzlichen Zellen vor. Als „Kraftwerke der Zellen“produzieren sie das sogenannte Adenosintriphosphat (ATP). Es dient deinem Körper als Energieträger und wird im gesamten Körper gebraucht. Machst du also beispielsweise Sport, müssen deine Mitochondrien intensiver arbeiten.

Du kannst Mitochondrien an ihrer ovalen Form und der doppelten Membran erkennen. Durch sie gibt es in jedem Mitochondrium zwei voneinander abgetrennte Räume: den Matrixraum in der Mitte und den Membranzwischenraum (Intermembranraum) zwischen den beiden Membranschichten.

Mitochondrien Aufbau

Mitochondrien sind eher kleine Zellorganellen. In der Regel haben sie eine Größe von bis zu , also einem Mikrometer. Wenn du sie aber mit einem Elektronenmikroskop betrachtest, kannst du ihren Aufbau erkennen.

Der Mitochondrien Aufbauist dabei relativ schlicht: Sie sind meist oval und besitzenim Inneren ein Netzwerk aus mehreren Röhren (Cristae). Diese werden von der Mitochondrienmembran gebildet.

Das gesamte Mitochondrium ist von einer Biomembran umgeben. Diesenennst du auch Doppelmembran.Das bedeutet, dass die Mitochondrien von einer inneren und einer äußeren Membran umgeben sind. Du findest diesen Aufbau auch beim Zellkern und den Plastiden der Pflanzenzelle.

Die innere Membran liegt in Falten und umschließt den sogenannten Matrixraum. Sie dient zur Oberflächenvergrößerung, wodurch die Prozesse in der Matrix schneller ablaufen können.

Zwischen der inneren und der äußeren Membran liegt der Intermembranraum. Er enthält verschiedenste Stoffe und Enzyme, die durch die äußere Membran mit der Umgebung ausgetauscht werden können.

Mitochondrien Grundtypen

Grundsätzlich kannst du zwischen mehreren Mitochondrien-Arten unterscheiden. Alle diese Arten haben eine möglichst hohe ATP Produktion zumZiel. Diese erreichen sie durch eine möglichst starke Oberflächenvergrößerung der inneren Mitochondrienmembran.

Die wichtigsten Mitochondrien Typen sind:

• Cristae-Typ:
  Der Cristae-Typ besitzt kammartige Einstülpungen, die auch Cristae genannt werden. Es handelt sich dabei um den am häufigsten vorkommenden Grundtypen.
  
• Sacculus-Typ (Sacculi-Typ):
  Beim Sacculus-Typ befinden sich im Mitochondrium Einstülpungen mit runden Aussackungen. Dieser Typ kommt meistens in Zellen der Nebennierenrinde vor.
  
• Tubulus-Typ (Tubuli-Typ):
  Der Tubulus-Typ besitzt weite, meist schlauchförmige Einstülpungen. Du findest ihn vor allem in Zellen, die Steroide produzieren. Dazu zählen vor allem Zellen innerhalb der Hoden und der Nebennierenrinde.
  
• Prisma-Typ:
  Der vierte und letzte Mitochondrien-Typ ist der Prisma-Typ. Seine Einstülpungen haben eine dreieckige Form und er tritt vor allem in den Leberzellen auf.

Mitochondrien Funktion

Das Mitochondrium hat mehrere wichtige Aufgaben innerhalb der Zelle:

• Produktion von Energie:
  Die wichtigste Funktion der Mitochondrien ist es, die von dir aufgenommene Nahrung in nutzbare Energie umzuwandeln. Deshalb sprichst du auch von den Mitochondrien als Kraftwerke der Zelle. Die Energie wird dann in Form von ATP gespeichert.
• Vererbung:
  Mitochondrien enthalten in ihrer Matrix eine eigene DNA, die sie separat vererben.
  
• Speichern von Calcium:
  Das Calcium dient innerhalb deiner Zellen als Botenstoff in der Signalübertragung. Dadurch kann es verschiedenste Prozesse einleiten. Einer dieser Prozesse ist zum Beispiel der programmierte Zelltod (Apoptose). Identifiziert dein Körper schädliche Zellen, können sie durch diese Apoptose geschrumpft und unwirksam gemacht werden.

Wenn ein Mitochondrium keine Arbeit mehr leistet, kann es abgebaut werden. Dies kann durch das Endoplasmatische Retikulum, den Golgi-Apparat und die Lysosomen geschehen.

Mitochondrien ATP

ATP oder auch Adenosintriphosphat dient der Energieversorgung des gesamten Körpers. Es ist ein sogenanntes Nukleotid und besteht aus drei Phosphatresten, einem Zucker und der Nukleinbase Adenin.

In deinem Körper entsteht immer dann Energie, wenn sich ein Phosphatrest vom ATP abspaltet. Dadurch bildet sich ADP (Adenosindiphosphat). Dieser Prozess läuft im Körper extrem schnell und oft ab. Um sich wieder zu ATP zu regenerieren, benötigt das ADP einen weiteren Phosphatrest. Diesen erhält es durch die sogenannte Phosphorylierung.

Mitochondrien Zellatmung

Gebildet wird ATP innerhalb der Zellatmung. Dabei handelt es sich um einen Stoffwechselvorgang innerhalb der Zellen, den du in drei Abschnitte unterteilen kannst:

1. Glykolyse:
   Die Glykolyse läuft im Cytoplasma ab. Bei ihr wird Zucker (Glucose) in zwei Teile, die sogenannten Pyruvat-Ionen, gespalten. Dabei wird ATP gebildet. Die Energie, die davor im Glucosemolekül enthalten war, wird auf das ATP übertragen.
2. Citratzyklus:
   Er findet in der Mitochondrienmatrix statt. Bei ihm wird innerhalb eines Kreislaufes ATP freigesetzt.
3. Atmungskette:
   Durch die Atmungskette wird die Nahrungsenergie zusammen mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser verbrannt. Dadurch entsteht die größte Menge an ATP in der Zelle. Die Enzyme für diese ATP-Produktion befinden sich zum Großteil im Matrixraum der Mitochondrien.

Übrigens: Dieses Wissen kannst du auch auf die Praxis anwenden. Je besser dein Körper nämlich aufgenommene Nahrung verarbeiten kann, desto mehr ATP erhält er während der Zellatmung. Dadurch kann mehr ATP in ADP umgewandelt werden und du hast mehr Energie. Das kannst du vor allem beim Sport bemerken.

Mitochondrien Vorkommen

Die Mitochondrien kommen in allen Zellen, ausgenommen der roten Blutkörperchen, vor. Dabei reguliert dein Körper seinen Bedarf an Mitochondrien selbst. In Zellen, die einen schnellen Stoffwechsel besitzen, befinden sich mehr Mitochondrien. Das kann zum Beispiel in Nervenzellen oder Muskelzellen sein. Je mehr du dich bewegst, desto mehr Mitochondrien schickt dein Körper also in die zugehörigen Zellen.

In den Knorpelzellen (Chondrozyten) befinden sich weniger Mitochondrien. Das liegt daran, dass sie in der Regel nur sehr wenig bewegt werden.

Gut zu wissen: Je nach Zelltyp können zwischen 1 und 2.000 Mitochondrien in einer Zelle vorhanden sein.

Mitochondriale DNA

Die Mitochondrien besitzen in ihrer Matrix eine eigene DNA. Du bezeichnest sie auch als mtDNA. Sie ist meist ringförmig angeordnet.

Dabei läuft die Vererbung der mtDNA etwas anders ab als die anderer DNA-Arten. Bei diesen findet nämlich zusätzlich die sogenannte Rekombination statt. Darunter verstehst du die Neuanordnung des genetischen Materials in der Zelle. Bei der Vererbung der mtDNA wird dagegen eine exakte Kopie der Erbinformationen weitergegeben.

Übrigens: Früher wurde angenommen, dass die mitochondriale DNA nur von der Mutter vererbtwerden kann. Heute geht man davon aus, dass die mtDNA auchväterlicherseits vererbt wird.

Mitochondrien — häufigste Fragen

• Was ist die Mitochondrien Funktion?
  Mitochondrien sind die „Kraftwerke der Zellen“, weil sie Adenosintriphosphat (ATP) produzieren, das im Organismus als Energieträgergebraucht wird. Sie besitzen eine Doppelmembran und eine eigene DNA. Aufgrund von Krankheiten und im Alter können Schaden an Mitochondrien auftreten.
• Was ist die Mitochondrien Aufgabe?
  Mitochondrien sind Energielieferanten. Ihre Hauptfunktion ist dabei die Energieproduktion aus aufgenommener Nahrung. Das ist durch die Herstellung von Adenosintriphosphat (ATP) innerhalb der Atmungskette möglich. Außerdem erfüllen sie einige weitere Aufgaben, weshalb sie in allen Zellen, außer in roten Blutkörperchen, zu finden sind.
• Wie sieht der Mitochondrien Aufbauaus?
  Mitochondrien sind von einer Doppelmembran umschlossen. Das bedeutet sie besitzen zwei Membranen, eine innere und eine äußere. Während die innere meist röhrenförmige Einstülpungen besitzt, ist die äußere glatt. Zwischen den beiden Membranen befindet sich der Intermembranraum, im Zentrum des Mitochondriums liegt die Matrix.
• Wie ist die Mitochondrien Matrixaufgebaut?
  Die Matrix ist das Innere des Mitochondriums, das von der inneren Membran eingegrenzt wird. Hier findet mithilfe der ATP-Synthese die Zellatmung und die ATP-Produktion statt. In der Matrix befinden sich Ribosomen, die mitochondriale DNA und verschiedene Enzyme. Außerdem enthält die Matrix 2/3 aller Proteine eines Mitochondriums.

DNA einfach erklärt

Was genau ist eigentlich die DNA? Das und alles was du dazu wissen musst erklären wir dir in diesem Video. Schau rein!

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