Wie groß sind die Mitochondrien? Allgemeiner Plan des Gebäudes. Komplexe und Superkomplexe der Atmungskette

Alle Arten eukaryotischer Zellen verfügen über Mitochondrien (Abb. 1). Sie sehen entweder wie runde Körper oder Stäbe aus, seltener wie Fäden. Ihre Größe reicht von 1 bis 7 Mikrometer. Die Anzahl der Mitochondrien in einer Zelle liegt zwischen mehreren Hundert und Zehntausenden (bei großen Protozoen).

Reis. 1. Mitochondrien. Oben – Mitochondrien (?) im Harntrakt Unter dem Lichtmikroskop sichtbare Tubuli. Unten - dreidimensionalModell der mitochondrialen Organisation: 1 - Cristae; 2 - externMembran; 3 - innere Membran; 4 - Matrix

Das Mitochondrium besteht aus zwei Membranen –extern Und intern , zwischen denen liegtZwischenmembranraum . Die innere Membran bildet viele Einstülpungen – Cristae, die entweder Platten oder Röhren sind. Diese Organisation stellt einen riesigen Bereich der inneren Membran bereit. Es enthält Enzyme, die für die Umwandlung der darin enthaltenen Energie sorgen organische Substanz ah (Kohlenhydrate, Lipide), in ATP-Energie, die für das Leben der Zelle notwendig ist. Daher besteht die Funktion der Mitochondrien darin, daran teilzunehmenEnergie zelluläre Prozesse. Genau deshalb große Menge Mitochondrien kommen beispielsweise in Muskelzellen vor, die viel Arbeit verrichten.

Plastiden. In Pflanzenzellen gibt es spezielle Organellen – Plastiden, die oft eine spindelförmige oder abgerundete Form haben, manchmal komplexer. Es gibt drei Arten von Plastiden – Chloroplasten (Abb. 2), Chromoplasten und Leukoplasten.

Chloroplasten abweichen Grün, die durch Pigment verursacht wird - Chlorophyll, Bereitstellung des Prozesses Photosynthese, also die Synthese organischer Stoffe aus Wasser (H 2 O) und Kohlendioxid (CO 2) unter Einsatz von Energie Sonnenlicht. Chloroplasten kommen überwiegend in Blattzellen vor (in große Pflanzen). Sie bestehen aus zwei parallel zueinander angeordneten Membranen, die den Inhalt von Chloroplasten umgeben - Stroma. Die innere Membran bildet zahlreiche abgeflachte Säcke - Thylakoide, die gestapelt sind (wie ein Stapel Münzen) - Körner - und liegen im Stroma. Es sind Thylakoide, die Chlorophyll enthalten.

Chromoplasten bestimmen die gelbe, orange und rote Farbe vieler Blüten und Früchte, in deren Zellen sie in großen Mengen vorkommen. Die Hauptpigmente in ihrer Zusammensetzung sind Carotine. Der funktionelle Zweck von Chromoplasten besteht darin, Tiere mit Farbe anzulocken und so die Bestäubung von Blüten und die Verbreitung von Samen sicherzustellen.

Reis. 2. Plastiden: A- Chloroplasten in Elodea-Blattzellen, sichtbar im Lichtmikroskop;B - planen Interne Struktur Chloroplastenmit Grana, das sind Stapel flacher Säcke,senkrecht zur Oberfläche des Chloroplasten gelegen;V - ein detaillierteres Diagramm, das die Anastomosierung zeigtRohre, die die einzelnen Gran-Kammern verbinden

Leukoplasten- Dies sind farblose Plastiden, die in den Zellen unterirdischer Pflanzenteile (z. B. in Kartoffelknollen), Samen und dem Kern von Stängeln enthalten sind. In Leukoplasten wird Stärke hauptsächlich aus Glukose gebildet und in den Speicherorganen von Pflanzen angereichert.

Plastiden einer Art können sich in eine andere verwandeln. Wenn sich beispielsweise im Herbst die Blätter verfärben, verwandeln sich Chloroplasten in Chromoplasten.

(von griechisch mitos – Faden, chondrion – Korn, soma – Körper) sind körnige oder fadenförmige Organellen (Abb. 1, a). Mitochondrien können in lebenden Zellen beobachtet werden, da sie eine relativ hohe Dichte aufweisen. In solchen Zellen können sich Mitochondrien bewegen, bewegen und miteinander verschmelzen. Mitochondrien lassen sich besonders gut in unterschiedlich gefärbten Präparaten identifizieren. Die Größe der Mitochondrien ist variabel verschiedene Typen Auch ihre Form ist veränderbar. Dennoch ist in den meisten Zellen die Dicke dieser Strukturen relativ konstant (etwa 0,5 µm), die Länge variiert jedoch und erreicht bei filamentösen Formen 7–60 µm.

Mitochondrien haben unabhängig von ihrer Größe und Form eine universelle Struktur, ihre Ultrastruktur ist einheitlich. Mitochondrien werden von zwei Membranen begrenzt (Abb. 1b), sie haben vier Unterkompartimente: Mitochondrienmatrix, innere Membran, Membranraum und äußere Membran, die dem Zytosol zugewandt ist. Eine äußere Membran trennt es vom Rest des Zytoplasmas. Die Dicke der äußeren Membran beträgt etwa 7 nm, sie ist mit keiner anderen Membran des Zytoplasmas verbunden und in sich geschlossen, so dass es sich um einen Membransack handelt. Die äußere Membran ist von der inneren Membran durch einen etwa 10–20 nm breiten Zwischenmembranraum getrennt. Die innere Membran (ca. 7 nm dick) begrenzt den tatsächlichen inneren Inhalt des Mitochondriums, seiner Matrix oder seines Mitoplasmas. Ein charakteristisches Merkmal der inneren Membranen von Mitochondrien ist ihre Fähigkeit, innerhalb der Mitochondrien zahlreiche Vorsprünge (Falten) zu bilden. Solche Vorsprünge (Cristae, Abb. 27) haben meist das Aussehen flacher Grate. Mitochondrien führen die ATP-Synthese durch, die durch die Oxidation organischer Substrate und die Phosphorylierung von ADP erfolgt.

Mitochondrien sind auf die ATP-Synthese durch Elektronentransport und oxidative Phosphorylierung spezialisiert. (Abbildung 21-1). Obwohl sie über eine eigene DNA- und Proteinsynthesemaschinerie verfügen, werden die meisten ihrer Proteine ​​durch zelluläre DNA kodiert und stammen aus dem Zytosol. Darüber hinaus muss jedes Protein, das in die Organelle gelangt, ein bestimmtes Unterkompartiment erreichen, in dem es funktioniert.

Mitochondrien sind die „Energiestationen“ eukaryotischer Zellen. In den Cristae sind Enzyme eingebaut, die an der Energieumwandlung beteiligt sind Nährstoffe, die von außen in die Zelle gelangt, in die Energie von ATP-Molekülen. ATP ist die „universelle Währung“, mit der Zellen ihre gesamten Energiekosten bezahlen. Durch die Faltung der inneren Membran vergrößert sich die Oberfläche, auf der sich Enzyme befinden, die ATP synthetisieren. Die Anzahl der Cristae in einer Mitochondrie und die Anzahl der Mitochondrien selbst in einer Zelle sind umso größer, je mehr Energie eine bestimmte Zelle verbraucht. In den Flugmuskeln von Insekten enthält jede Zelle mehrere tausend Mitochondrien. Ihre Zahl verändert sich auch im Laufe der individuellen Entwicklung (Ontogenese): In jungen embryonalen Zellen sind sie zahlreicher als in alternden Zellen. Typischerweise sammeln sich Mitochondrien in der Nähe der Bereiche des Zytoplasmas an, in denen ATP benötigt wird, das in Mitochondrien gebildet wird.

Der Abstand zwischen den Membranen in der Crista beträgt etwa 10–20 nm. Bei den einfachsten, einzelligen Algen, bei einigen pflanzlichen und tierischen Zellen haben Auswüchse der Innenmembran die Form von Röhren mit einem Durchmesser von etwa 50 nm. Dies sind die sogenannten tubulären Cristae.

Die mitochondriale Matrix ist homogen und hat eine dichtere Konsistenz als das das Mitochondrium umgebende Hyaloplasma. Die Matrix enthält dünne DNA- und RNA-Stränge sowie mitochondriale Ribosomen, auf denen einige mitochondriale Proteine ​​synthetisiert werden. Unter dem Elektronenmikroskop sind auf der inneren Membran pilzförmige Gebilde – ATP-some – und auf der Matrixseite Cristae zu erkennen. Dabei handelt es sich um Enzyme, die ATP-Moleküle bilden. Es können bis zu 400 pro 1 Mikrometer sein.

Die wenigen Proteine, die vom eigenen Genom der Mitochondrien kodiert werden, befinden sich hauptsächlich in der inneren Membran. Sie bilden meist Untereinheiten von Proteinkomplexen, deren andere Bestandteile von Kerngenen kodiert werden und aus dem Zytosol stammen. Die Bildung solcher Hybridaggregate erfordert ein ausgewogenes Verhältnis der Synthese dieser beiden Arten von Untereinheiten; Wie wird die Proteinsynthese an Ribosomen koordiniert? verschiedene Typen, durch zwei Membranen getrennt, bleibt ein Rätsel.

Typischerweise befinden sich Mitochondrien an Orten, an denen Energie für jegliche Lebensprozesse benötigt wird. Es stellte sich die Frage, wie Energie in der Zelle transportiert wird – geschieht dies durch Diffusion von ATP und gibt es in den Zellen Strukturen, die als elektrische Leiter fungieren und voneinander entfernte Zellregionen energetisch verbinden könnten. Die Hypothese ist, dass die Potentialdifferenz in einem bestimmten Bereich der Mitochondrienmembran entlang dieser übertragen und in einem anderen Bereich derselben Membran in Arbeit umgewandelt wird [Skulachev V.P., 1989].

Es schien, dass die Membranen der Mitochondrien selbst geeignete Kandidaten für die gleiche Rolle sein könnten. Darüber hinaus interessierten sich die Forscher für die Interaktion mehrerer Mitochondrien in einer Zelle untereinander, die Arbeit des gesamten Mitochondrien-Ensembles, des gesamten Chondrioms – der Gesamtheit aller Mitochondrien.

Mitochondrien sind bis auf wenige Ausnahmen charakteristisch für alle eukaryontischen Zellen sowohl autotropher (photosynthetischer Pflanzen) als auch heterotropher (Tiere, Pilze) Organismen. Ihre Hauptfunktion ist mit der Oxidation organischer Verbindungen und der Nutzung der beim Abbau dieser Verbindungen freigesetzten Energie bei der Synthese von ATP-Molekülen verbunden. Daher werden Mitochondrien oft als Energiestationen der Zelle bezeichnet.

Mitochondrien sind die Organellen, die Energie für Stoffwechselprozesse in der Zelle liefern. Ihre Größe variiert zwischen 0,5 und 5–7 Mikrometern, die Anzahl in einer Zelle liegt zwischen 50 und 1000 oder mehr. Im Hyaloplasma sind Mitochondrien meist diffus verteilt, in spezialisierten Zellen sind sie jedoch dort konzentriert, wo der größte Energiebedarf besteht. Beispielsweise sind in Muskelzellen und Symplasten eine große Anzahl von Mitochondrien entlang der Arbeitselemente – den kontraktilen Fibrillen – konzentriert. In Zellen, deren Funktionen mit einem besonders hohen Energieverbrauch verbunden sind, bilden Mitochondrien mehrere Kontakte und vereinigen sich zu einem Netzwerk oder Clustern (Kardiomyozyten und Symplasten des Skelettmuskelgewebes). In der Zelle übernehmen Mitochondrien die Funktion der Atmung. Zellatmung ist eine Abfolge von Reaktionen, bei denen eine Zelle die Energie von Bindungen organischer Moleküle nutzt, um hochenergetische Verbindungen wie ATP zu synthetisieren. ATP-Moleküle, die im Mitochondrium gebildet werden, werden nach außen transportiert und gegen ADP-Moleküle ausgetauscht, die sich außerhalb des Mitochondriums befinden. In einer lebenden Zelle können sich Mitochondrien mithilfe von Elementen des Zytoskeletts bewegen. Auf ultramikroskopischer Ebene besteht die Mitochondrienwand aus zwei Membranen – einer äußeren und einer inneren. Die äußere Membran hat eine relativ glatte Oberfläche, die innere bildet zur Mitte hin gerichtete Falten oder Cristae. Zwischen der äußeren und inneren Membran entsteht ein schmaler (ca. 15 nm) Raum, der äußere Kammer des Mitochondriums genannt wird; Die innere Membran definiert die innere Kammer. Der Inhalt der äußeren und inneren Kammern der Mitochondrien ist unterschiedlich und ebenso wie die Membranen selbst unterscheiden sie sich nicht nur im Oberflächenrelief, sondern auch in einer Reihe biochemischer und funktioneller Eigenschaften erheblich. Äußere Membran chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften ähneln denen anderer intrazellulärer Membranen und des Plasmalemmas.

Es zeichnet sich durch eine hohe Permeabilität aufgrund des Vorhandenseins hydrophiler Proteinkanäle aus. Diese Membran enthält Rezeptorkomplexe, die in die Mitochondrien gelangende Substanzen erkennen und binden. Das Enzymspektrum der Außenmembran ist nicht reichhaltig: Dies sind Enzyme für den Stoffwechsel von Fettsäuren, Phospholipiden, Lipiden usw. Die Hauptfunktion der Außenmembran der Mitochondrien besteht darin, die Organelle vom Hyaloplasma zu trennen und die notwendigen Substrate zu transportieren für die Zellatmung. Die Innenmembran der Mitochondrien bildet in den meisten Gewebezellen verschiedener Organe plattenförmige Cristae (Lamellencristae), wodurch die Oberfläche der Innenmembran deutlich vergrößert wird. Bei letzteren sind 20–25 % aller Proteinmoleküle Enzyme der Atmungskette und der oxidativen Phosphorylierung. In den endokrinen Zellen der Nebennieren und Gonaden sind Mitochondrien an der Synthese von Steroidhormonen beteiligt. In diesen Zellen haben Mitochondrien Cristae in Form von Röhren (Tubuli), die geordnet in einer bestimmten Richtung angeordnet sind. Daher werden die mitochondrialen Cristae in den steroidproduzierenden Zellen dieser Organe tubulär genannt. Die mitochondriale Matrix oder der Inhalt der inneren Kammer ist eine gelartige Struktur, die etwa 50 % Proteine ​​enthält. Osmiophile Körper, beschrieben durch Elektronenmikroskopie, sind Kalziumreserven. Die Matrix enthält Zyklusenzyme Zitronensäure, katalysiert die Oxidation von Fettsäuren, die Synthese von Ribosomen, Enzyme, die an der Synthese von RNA und DNA beteiligt sind. Gesamtzahl Enzyme übersteigt 40. Zusätzlich zu den Enzymen enthält die mitochondriale Matrix mitochondriale DNA (mitDNA) und mitochondriale Ribosomen. Das mitDNA-Molekül ist ringförmig. Die Möglichkeiten der intramitochondrialen Proteinsynthese sind begrenzt – hier werden Transportproteine ​​der Mitochondrienmembranen und einige enzymatische Proteine, die an der ADP-Phosphorylierung beteiligt sind, synthetisiert. Alle anderen mitochondrialen Proteine ​​werden von der Kern-DNA kodiert, ihre Synthese findet im Hyaloplasma statt und sie werden anschließend in das Mitochondrium transportiert. Lebenszyklus Mitochondrien in einer Zelle sind kurz, daher hat die Natur sie mit einem dualen Reproduktionssystem ausgestattet – zusätzlich zur Teilung der Muttermitochondrien ist die Bildung mehrerer Tochterorganellen durch Knospung möglich.

Mitochondrien sind einer der wichtigsten Bestandteile jeder Zelle. Sie werden auch Chondrisomen genannt. Dabei handelt es sich um körnige oder fadenförmige Organellen, die Teil des Zytoplasmas von Pflanzen und Tieren sind. Sie sind die Produzenten von ATP-Molekülen, die für viele Prozesse in der Zelle so notwendig sind.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien sind die Energiebasis der Zellen; ihre Aktivität basiert auf der Oxidation und Nutzung der beim Abbau von ATP-Molekülen freigesetzten Energie. Biologen weiter in einfacher Sprache Sie wird als Energieerzeugungsstation für Zellen bezeichnet.

Im Jahr 1850 wurden Mitochondrien als Körnchen in den Muskeln identifiziert. Ihre Zahl schwankte je nach Wachstumsbedingungen: Sie reichern sich verstärkt in den Zellen an, in denen ein hoher Sauerstoffmangel herrscht. Dies geschieht am häufigsten bei körperlicher Aktivität. In solchen Geweben kommt es zu einem akuten Energiemangel, der durch Mitochondrien ausgeglichen wird.

Auftreten des Begriffs und Stellung in der Theorie der Symbiogenese

Im Jahr 1897 führte Bend erstmals das Konzept des „Mitochondriums“ ein, um eine körnige und fadenförmige Struktur zu bezeichnen, in der sie sich in Form und Größe unterscheiden: Die Dicke beträgt 0,6 µm, die Länge 1 bis 11 µm. In seltenen Fällen kann es zu Mitochondrien kommen große Größe und ein verzweigter Knoten.

Die Theorie der Symbiogenese gibt eine klare Vorstellung davon, was Mitochondrien sind und wie sie in Zellen vorkommen. Es heißt, dass das Chondriosom bei der Schädigung von Bakterienzellen, Prokaryoten, entstanden sei. Da sie Sauerstoff nicht selbstständig zur Energieerzeugung nutzen konnten, konnten sie sich nicht vollständig entwickeln, während sich Nachkommen ungehindert entwickeln konnten. Im Laufe der Evolution ermöglichte die Verbindung zwischen ihnen den Nachkommen, ihre Gene auf Eukaryoten zu übertragen. Dank dieses Fortschritts sind Mitochondrien keine eigenständigen Organismen mehr. Ihr Genpool kann nicht vollständig ausgeschöpft werden, da er teilweise durch Enzyme blockiert wird, die in jeder Zelle vorhanden sind.

Wo leben sie?

Mitochondrien sind in den Bereichen des Zytoplasmas konzentriert, in denen ein Bedarf an ATP besteht. Im Muskelgewebe des Herzens befinden sie sich beispielsweise in der Nähe der Myofibrillen und in Spermatozoen bilden sie eine schützende Tarnung um die Achse des Rückenmarks. Dort erzeugen sie viel Energie, um den „Schwanz“ zum Drehen zu bringen. Auf diese Weise bewegt sich das Sperma in Richtung Eizelle.

In Zellen werden neue Mitochondrien durch einfache Teilung früherer Organellen gebildet. Dabei bleiben alle Erbinformationen erhalten.

Mitochondrien: wie sie aussehen

Die Form der Mitochondrien ähnelt einem Zylinder. Sie kommen häufig in Eukaryoten vor und nehmen 10 bis 21 % des Zellvolumens ein. Ihre Größe und Form variieren stark und können sich je nach Bedingungen ändern, aber die Breite ist konstant: 0,5–1 Mikrometer. Die Bewegungen der Chondrisomen hängen von den Stellen in der Zelle ab, an denen schnell Energie verschwendet wird. Sie bewegen sich durch das Zytoplasma und nutzen für ihre Bewegung Zytoskelettstrukturen.

Ein Ersatz für Mitochondrien unterschiedlicher Größe, die getrennt voneinander arbeiten und bestimmte Zonen des Zytoplasmas mit Energie versorgen, sind lange und verzweigte Mitochondrien. Sie sind in der Lage, weit voneinander entfernte Zellbereiche mit Energie zu versorgen. Eine solche gemeinsame Arbeit von Chondrisomen wird nicht nur bei beobachtet einzellige Organismen, aber auch in vielzelligen Organismen. Die komplexeste Struktur von Chondrisomen findet sich in den Muskeln des Säugetierskeletts, wo die größten verzweigten Chondrisomen durch intermitochondriale Kontakte (IMCs) miteinander verbunden sind.

Dabei handelt es sich um schmale Lücken zwischen benachbarten Mitochondrienmembranen. Dieser Raum hat eine hohe Elektronendichte. MMKs kommen häufiger in Zellen vor, wo sie sich mit funktionierenden Chondrisomen verbinden.

Um das Problem besser zu verstehen, müssen Sie kurz die Bedeutung der Mitochondrien sowie die Struktur und Funktionen dieser erstaunlichen Organellen beschreiben.

Wie sind sie gebaut?

Um zu verstehen, was Mitochondrien sind, muss man ihre Struktur kennen. Diese ungewöhnliche Energiequelle hat eine kugelförmige Form, ist aber oft länglich. Zwei Membranen liegen nahe beieinander:

• extern (glatt);
• intern, das blattförmige (Cristae) und röhrenförmige (Tubuli) Auswüchse bildet.

Abgesehen von der Größe und Form der Mitochondrien sind ihre Struktur und Funktionen gleich. Das Chondriosom wird von zwei 6 nm großen Membranen begrenzt. Die äußere Membran der Mitochondrien ähnelt einem Behälter, der sie vor dem Hyaloplasma schützt. Die innere Membran ist von der äußeren Membran durch einen 11–19 nm breiten Bereich getrennt. Ein charakteristisches Merkmal der inneren Membran ist ihre Fähigkeit, in Form abgeflachter Rippen in die Mitochondrien hineinzuragen.

Der innere Hohlraum des Mitochondriums ist mit einer Matrix gefüllt, die eine feinkörnige Struktur aufweist, in der sich manchmal Fäden und Körnchen (15–20 nm) befinden. Matrixfäden bilden Organellen und kleine Körnchen bilden mitochondriale Ribosomen.

Im ersten Stadium findet es im Hyaloplasma statt. In diesem Stadium findet die anfängliche Oxidation von Substraten oder Glucose statt. Diese Vorgänge finden ohne Sauerstoff statt – anaerobe Oxidation. Die nächste Stufe der Energieerzeugung besteht aus der aeroben Oxidation und dem Abbau von ATP. Dieser Prozess findet in den Mitochondrien der Zellen statt.

Was machen Mitochondrien?

Die Hauptfunktionen dieser Organelle sind:

Das Vorhandensein einer eigenen Desoxyribonukleinsäure in Mitochondrien bestätigt einmal mehr die symbiotische Theorie des Auftretens dieser Organellen. Zusätzlich zu ihrer Hauptaufgabe sind sie an der Synthese von Hormonen und Aminosäuren beteiligt.

Mitochondriale Pathologie

Mutationen im mitochondrialen Genom haben deprimierende Folgen. Der menschliche Träger ist DNA, die von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben wird, während das mitochondriale Genom nur von der Mutter weitergegeben wird. Diese Tatsache lässt sich ganz einfach erklären: Kinder erhalten zusammen mit der weiblichen Eizelle das Zytoplasma mit darin eingeschlossenen Chondrisomen; in den Spermien fehlen sie. Frauen mit dieser Störung können mitochondriale Erkrankungen an ihre Nachkommen weitergeben, ein kranker Mann jedoch nicht.

Unter normalen Bedingungen haben Chondrisomen die gleiche DNA-Kopie – Homoplasmie. Im mitochondrialen Genom können Mutationen auftreten, und aufgrund der Koexistenz gesunder und mutierter Zellen kommt es zu Heteroplasmie.

Dank der modernen Medizin wurden heute mehr als 200 Krankheiten identifiziert, deren Ursache eine Mutation in der mitochondrialen DNA war. Nicht in allen Fällen, aber mitochondriale Erkrankungen sprechen gut auf eine therapeutische Aufrechterhaltung und Behandlung an.

Also haben wir die Frage geklärt, was Mitochondrien sind. Wie alle anderen Organellen sind sie für die Zelle sehr wichtig. Sie sind indirekt an allen Prozessen beteiligt, die Energie benötigen.

Mitochondrien sind mikroskopisch kleine membrangebundene Organellen, die die Zelle mit Energie versorgen. Daher werden sie Energiestationen (Batterien) von Zellen genannt.

Mitochondrien fehlen in den Zellen einfacher Organismen, Bakterien und Entamoeben, die ohne Sauerstoff leben. Einige Grünalgen, Trypanosomen, enthalten ein großes Mitochondrium, und die Zellen des Herzmuskels und des Gehirns verfügen über 100 bis 1000 dieser Organellen.

Strukturelle Eigenschaften

Mitochondrien sind Doppelmembranorganellen; sie haben eine äußere und eine innere Membran, einen Zwischenmembranraum zwischen ihnen und eine Matrix.

Äußere Membran. Es ist glatt, hat keine Falten und trennt den inneren Inhalt vom Zytoplasma. Seine Breite beträgt 7 nm und enthält Lipide und Proteine. Eine wichtige Rolle spielt Porin, ein Protein, das Kanäle in der Außenmembran bildet. Sie sorgen für den Ionen- und Molekülaustausch.

Zwischenmembranraum. Die Größe des Intermembranraums beträgt etwa 20 nm. Die ihn füllende Substanz ähnelt in ihrer Zusammensetzung dem Zytoplasma, mit Ausnahme großer Moleküle, die hier nur durch aktiven Transport eindringen können.

Innere Membran. Es besteht hauptsächlich aus Eiweiß, nur ein Drittel entfällt auf Lipidstoffe. Bei vielen Proteinen handelt es sich um Transportproteine, da die innere Membran keine frei passierbaren Poren aufweist. Es bildet viele Auswüchse – Cristae, die wie abgeflachte Grate aussehen. Die Oxidation organischer Verbindungen zu CO 2 in Mitochondrien erfolgt an den Membranen der Cristae. Dieser Prozess ist sauerstoffabhängig und wird unter der Wirkung der ATP-Synthetase durchgeführt. Die freigesetzte Energie wird in Form von ATP-Molekülen gespeichert und bei Bedarf genutzt.

Matrix – interne Umgebung Mitochondrien haben eine körnige, homogene Struktur. Im Elektronenmikroskop sieht man Körner und Fäden in Kugeln, die frei zwischen den Cristae liegen. Die Matrix enthält ein halbautonomes Proteinsynthesesystem – hier befinden sich DNA, alle Arten von RNA und Ribosomen. Aber dennoch Großer Teil Proteine ​​werden aus dem Zellkern zugeführt, weshalb Mitochondrien als halbautonome Organellen bezeichnet werden.

Zellstandort und -teilung

Hondriom ist eine Gruppe von Mitochondrien, die in einer Zelle konzentriert sind. Sie sind im Zytoplasma unterschiedlich lokalisiert, was von der Spezialisierung der Zellen abhängt. Die Platzierung im Zytoplasma hängt auch von den umgebenden Organellen und Einschlüssen ab. In Pflanzenzellen besetzen sie die Peripherie, da die Mitochondrien durch die zentrale Vakuole in Richtung Membran gedrückt werden. In Nierenepithelzellen bildet die Membran Vorsprünge, zwischen denen sich Mitochondrien befinden.

In Stammzellen, wo die Energie von allen Organellen gleichermaßen verbraucht wird, sind die Mitochondrien chaotisch verteilt. In spezialisierten Zellen konzentrieren sie sich hauptsächlich auf Bereiche mit dem höchsten Energieverbrauch. In der quergestreiften Muskulatur befinden sie sich beispielsweise in der Nähe der Myofibrillen. Bei Spermatozoen überdecken sie spiralförmig die Achse des Flagellums, da viel Energie benötigt wird, um es in Bewegung zu setzen und die Spermien zu bewegen. Protozoen, die sich mithilfe von Flimmerhärchen fortbewegen, enthalten an ihrer Basis auch eine große Anzahl von Mitochondrien.

Aufteilung. Mitochondrien sind zur unabhängigen Fortpflanzung fähig und verfügen über ein eigenes Genom. Organellen werden durch Verengungen oder Septen unterteilt. Die Bildung neuer Mitochondrien erfolgt in verschiedenen Zellen unterschiedlich häufig; im Lebergewebe werden sie beispielsweise alle 10 Tage ersetzt.

Funktionen in der Zelle

1. Die Hauptfunktion der Mitochondrien ist die Bildung von ATP-Molekülen.
2. Ablagerung von Calciumionen.
3. Teilnahme am Wasseraustausch.
4. Synthese von Steroidhormon-Vorläufern.

Molekularbiologie ist die Wissenschaft, die die Rolle der Mitochondrien im Stoffwechsel untersucht. Sie wandeln Pyruvat auch in Acetyl-Coenzym A um und führen zur Beta-Oxidation von Fettsäuren.

Ähnlichkeiten zwischen Mitochondrien und Chloroplasten

Die gemeinsamen Eigenschaften von Mitochondrien und Chloroplasten beruhen hauptsächlich auf dem Vorhandensein einer Doppelmembran.

Zu den Anzeichen der Ähnlichkeit gehört auch die Fähigkeit, Proteine ​​​​unabhängig zu synthetisieren. Diese Organellen haben ihre eigene DNA, RNA und Ribosomen.

Sowohl Mitochondrien als auch Chloroplasten können sich durch Verengung teilen.

Sie eint auch die Fähigkeit, Energie zu produzieren; Mitochondrien sind auf diese Funktion stärker spezialisiert, aber Chloroplasten produzieren bei Photosyntheseprozessen auch ATP-Moleküle. Pflanzenzellen haben daher weniger Mitochondrien als tierische Zellen, da Chloroplasten teilweise die Funktionen für sie übernehmen.

Lassen Sie uns kurz die Gemeinsamkeiten und Unterschiede beschreiben:

• Es handelt sich um Doppelmembranorganellen;
• die innere Membran bildet Vorsprünge: Cristae sind charakteristisch für Mitochondrien und Thillacoide sind charakteristisch für Chloroplasten;
• haben ihr eigenes Genom;
• ist in der Lage, Proteine ​​und Energie zu synthetisieren.

Diese Organellen unterscheiden sich in ihren Funktionen: Mitochondrien dienen der Energiesynthese, hier findet die Zellatmung statt, Chloroplasten werden benötigt Pflanzenzellen für die Photosynthese.