Überblick
Mitochondrien sind wichtige Organellen aller eukaryotischen Zellen. In Prokaryoten fehlen sie. Da sie die Orte der ATP-Synthese sind, hängt ihre Anzahl pro Zelle, ihre Größe und ihre Struktur von den Aufgaben ab, die die jeweilige Zelle zu erfüllen hat. Protozoen können bis zu 500.000 Mitochondrien enthalten, Hefezellen dagegen besitzen nur sehr wenige Mitochondrien. In den Herzmuskelzellen kleinerer Vögel sind im im Vergleich zu anderen Körperzellen sehr viele Mitochondrien vorhanden. In der folgenden Tabelle ist der Anteil der M. an der Gesamtmasse des Herzmuskels angegeben (Quelle: Heckmann-Vorlesung).
| Herzmuskel von | proz. Masseanteil an Mitochondrien |
|---|---|
| Ratte | 53% |
| Meerschwein | 40% |
| Maus | 33% |
| Schwein | 30% |
Die M. haben einen mittleren Durchmesser von 0,75 Mikrometer und eine mittlere Länge von 3 Mikrometer. Mitochondrien von Eizellen können bis zu 40 Mikrometer lang sein.
Struktur
Mitochondrien sind im Prinzip eine von zwei Membranen umschlossene Hohlkugel. Die äußere Membran ist recht durchlässig für kleine Moleküle, für große Moleküle existieren spezifische Poren in der Außenmembran. Die innere Membran ist dagegen so gut wie gar nicht durchlässig, weder für große noch für kleine Moleküle. Nur durch spezielle Transportproteine können Moleküle in das Innere des Mitochondriums eindringen oder das Mitochondrium verlassen.
Während die Außenmembran relativ geradlinig ist, bildet die Innenmembran zwecks Oberflächenvergrößerung zahlreichen Cristae (Kämme) oder Tubuli (Röhren) aus. Entsprechend bezeichnet man die Mitochondrien als Cristae- oder Tubuli-Typen.
Die Tubuli-Typen sind urtümlich und bei vielen Einzellern häufig, die Cristae-Typen stehen auf einer höheren evolutionsbiologischen Entwicklungsstufe und finden sich vorwiegend bei den höheren Pflanzen und Tieren.
Vermehrung
Da Mitochondrien ursprünglich aus "eingefangenen" Bakterien hervorgegangen sind (Endosymbionten-Theorie), können sie sich selbständig durch Zweiteilung oder Knospung vermehren.
Funktion
In den Mitochondrien finden wichtige Prozesse der Zellatmung statt, vor allem der Citratzyklus und die Atmungskette. Aber auch andere Stoffwechselprozesse wie beispielsweise der Abbau von Fettsäuren findet in der mitochondrialen Matrix statt.
Die Zeichnungen auf dieser Seite habe ich während meines Biologie-Studiums an der Universität Münster als Nachbereitung meiner ersten Biologie-Vorlesung im Jahre 1978 angefertigt. Die Vorlesung hielt damals Prof. Dr. Klaus Heckmann, dem ich auf diese Weise auch noch mal dafür danken möchte, dass er mich für die Biologie begeistert hat.