Mitochondrium

(lateinisch-griechisch)

Unter den Zellorganellen sind die Mitochondrien am häufigsten. Sie bergen innerhalb ihrer Hüllmembran meist lamellare Systeme. In Phasen lebhaften Stoffwechsels der Zelle erscheinen sie kugelig rund, und ihre Zahl ist oft erhöht gegenüber ruhenden Zellen, in denen sie meist fadenförmige Gestalt besitzen.

In diesen Mitochondrien ist die Zellatmung lokalisiert, daher stehen sie im Mittelpunkt des Stoffwechsels aller tierischen und pflanzlichen Zellen. Im Zuge der Atmung erfolgt die Verbrennung des den Substraten entnommenen Wasserstoffs am Atmungssauerstoff durch geeignete Enzyme. Die bei dieser Reaktion entstehende Energie wird dabei nicht in einem Schritt freigesetzt, sondern in einzelne kleine Energiepakete zerlegt, und zwar dadurch, dass der Substratwasserstoff eine ganze Kette von Enzymen durchlaufen muss, ehe er schließlich mit dem Luftsauerstoff reagiert. Die wichtigsten dieser Enzyme sind die so genannten Zytochrome; man redet daher auch von einem Zytochromsystem der Atmung (O. Warburg). Aus gebildetem Wasser werden dabei energiereiche Phosphatverbindungen aufgebaut; der Energierest geht als Wärme verloren. Die in diese Phosphatverbindungen investierte chemische Energie steht nun der Zelle für andere Umsetzungen zur Verfügung. So stellen die Mitochondrien die Kraftwerke der Zellen dar. Von ihnen kann an die gesamte Zelle jederzeit Energie abgegeben werden. Durch ihre Beweglichkeit können sie auch stets an den Zellorten eingesetzt werden, wo energieverbrauchende Vorgänge in verstärktem Maße ablaufen, z.B. ein verstärkter Aufbau von Zellprodukten erfolgt.

Neben dieser Funktion als Energieerzeuger bilden die Mitochondrien aber auch eine wichtige Drehscheibe zwischen den drei großen Stoffwechselzyklen der Zelle: dem Kohlenhydrat-, Fett- und Eiweißstoffwechsel. Diese Drehscheibe besteht aus neun organischen Säuren, die ineinander überführt werden können (Trikarbonsäurezyklus oder - nach seinem Entdecker - Krebs-Zyklus, H.A. Krebs). Der Zyklus übernimmt die Elementareinheiten des Eiweiß-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsels, deren große Zyklen außerhalb der Mitochondrien ablaufen. Diese werden innerhalb des Zyklus jeweils zu der Stelle geführt, wo sie in die anderen Großzyklen im Zytoplasma überführt werden können.