Gibt es einen Zusammenhang von Form und Funktion bei Mitochondrien?
Die Frage steht schon oben :) Mir ist weder selber einer eingefallen noch habe ich einen im Internet gefunden. Mich würde aber interessieren ob es einfach keinen gibt oder (falls es einen gibt) welcher das ist.
Danke schonmal!
1 Antwort
selbstverständlich Sonnenblume. Das Mitochondrium hat eine äußere Membran, die es gegen das Zytoplasma der Zelle abgrenzt und eine zweite innere Membran, die zur äußeren einen Spalt bildet, den Intermembranraum.
Die innere Membran weist charakteristische scheibenförmige Einstülpungen auf (Christae), die in den Innenraum (die Matrix des Mitochondriums) hineinragen (Oberflächenvergrößerung der inneren Membran. Da hast du einen Zusammenhang zwischen Form und Funktion).
Bild: Lizenz CC BY 4.0 link: https://www.researchgate.net/figure/Structure-of-mitochondria-The-mitochondrion-is-composed-of-a-double-membrane-the-inner_fig1_355451250
Je leistungsfähiger die Zellen sind, die die Mitochondrien enthalten, desto zahlreicher können die Einstülpungen (Christae) sein, die dem Mitochondrium in gleicher Weise zu mehr Leistung verhelfen, "ihre" Zelle zu unterstützen. Sie sind nämlich Orte der Energiegewinnung und werden auch die Kraftwerke der Zelle genannt.
Die innere Membran ist Sitz der Proteinkomplexe der Atmungskette. Von denen es tausende in einem Mitochondrium gibt. Es ist also gut die innere Membran aufzufalten, um sie alle unterbringen zu können.
Die Atmungsketten der inneren Membran sind Elektronentransportketten, die Elektronen von reduzierten Coenzymen (NADH+H+) aus dem Stoffwechsel aufnehmen und auf Sauerstoff (O2) übertragen. Das ist übrigens der Grund weshalb wir ständig Luft holen. Exklusiv für die Mitochondrien. Und auch der Grund weshalb wir Adern haben. Autobahnen für den Sauerstoff. Übrigens auch ein gutes Beispiel für Form und Funktion.
Die Energie des exergonen Überganges der Elektronen auf den Sauerstoff nutzen die Mitochondrien, indem sie einen Wasserstoffionen-(H+-Ionen)-gradienten über die innere Mitochondrienmembran aufbauen, indem sie H+-Ionen in den Intermembranraum pumpen. Im Rückfluss der aufgestauten H+-Ionen in die Mitochondrienmatrix wird an ATP-Synthasekomplexen, die ebenfalls in der inneren Membran untergebracht sind, der Energieträger ATP gebildet (chemiosmotisches Modell). ATP ist eine Art energetisches Wechselgeld, das in Zellen universell eingesetzt werden kann, wo Energie benötigt wird.
Die innere Membran wirkt dabei wie eine Staumauer (für H+ -Ionen), die ATP-Synthase-komplexe wie molekulare Turbinen. Man könnte die innere Mitochondrienmembran, im übertragenen Sinne, mit einer Staumauer einer Talsperre vergleichen.
Bild: Selbstentwurf
So wie die Turbinen einer echten Staumauer Strom erzeugen, wenn Wasser durch sie hindurchfließt, erzeugen die ATP-Synthasekomplexe der inneren Mitochondrienembran durch sie hindurchströmende H+-Ionen (Protonen) ATP.
https://www.youtube.com/watch?v=PjdPTY1wHdQ
Eine Erfindung, die vielleicht 1000 Nobelpreise wert sein könnte oder eine Million. Jedenfalls sind wir nicht in der Lage sie nachzubauen, wir sind gerade mal froh, sie zu verstehen.
Diese kleinen Mitochondrien haben also einen relativ hohen Wert für unser Leben, weil sie uns mit ATP versorgen.
Es ist ersichtlich, dass die innere Mitochondrienmembran für die Funktion der Mitochondrien unverzichtbar ist (Staumauer mit Turbinen). Da hast du wieder einen Zusammenhang zwischen Form und Funktion. Die innere Mitochondrienmembran ist Sitz der Atmungskette und strukturell als Barriere notwendig, um einen H+-Ionengradienten über die Membran aufbauen zu können, der wiederum Voraussetzung für die Bildung von ATP an den ATP-Synthasekomplexen (Turbinen) ist.
Es ist also für die Funktion notwendig, das Innere des Mitochondriums durch eine zweite Membran doppelt zu kompartimentieren, in zwei getrennte Teilräume (Matrix und Intermembranraum).
Die Form der Mitochondrien ist daher eng mit ihrer Funktion verbunden.
LG
