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Biologie · Die menschliche Zelle
Mitochondrien gewinnen in der Zellatmung ATP: Glykolyse im Zytosol, Citratzyklus in der Matrix, Atmungskette und ATP-Synthase an der inneren Membran. Sie haben eine Doppelmembran, eigene ringförmige mtDNA, die mütterlich vererbt wird, und puffern Calcium.
Mitochondrien bauen Nährstoffe mit Sauerstoff ab und speichern die frei werdende Energie als ATP. Das meiste davon passiert an ihrer gefalteten inneren Membran.
Ein Mitochondrium ist ein paar Mikrometer lang, oft fadenförmig, und hat zwei Membranen.
| Bereich | Was ist dort? |
|---|---|
| Äußere Membran | glatt, lässt kleine Moleküle durch |
| Intermembranraum | hierhin pumpt die Atmungskette Protonen (H⁺) |
| Innere Membran | gefaltet, fast dicht für Ionen; trägt Atmungskette und ATP-Synthase |
| Matrix | Citratzyklus, mtDNA, eigene Ribosomen |
Die Falten heißen meist Cristae. Zellen, die Steroidhormone bilden, haben röhrenförmige Tubuli. Mehr Falten heißt mehr Platz für die Atmungskette.
ATP (Adenin, Ribose, drei Phosphate) gibt Energie ab, wenn ein Phosphat abgespalten wird. Übrig bleibt ADP, das die Zellatmung wieder zu ATP auflädt. Zellatmung ist katabol: Glucose wird ganz zu CO₂ und Wasser abgebaut.
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂Oca. 30–32 ATP pro Glucose
Ohne Sauerstoff endet alles nach Schritt 1: Pyruvat wird zu Lactat (Milchsäuregärung), und es bleibt bei 2 ATP.
Stell dir einen Stausee vor. Die Atmungskette pumpt mit der Energie der Elektronen Protonen in den Intermembranraum, wo sie sich stauen. Zurück in die Matrix kommen sie nur durch die ATP-Synthase, die sich dabei wie eine Turbine dreht und ADP und Phosphat zu ATP verknüpft. Das ist die oxidative Phosphorylierung.
Pro NADH: ½ O₂ verbraucht, 1 H₂O gebildet, etwa 2,5 ATP.
Die Protonen fließen an der ATP-Synthase vorbei zurück. Es entsteht kaum ATP, die Energie wird als Wärme frei.
In der Matrix liegen eine ringförmige mtDNA und bakterienähnliche Ribosomen, und Mitochondrien teilen sich unabhängig vom Zellzyklus. Das stützt die Endosymbiontentheorie. → Ausführlich in: Endosymbiontentheorie
Die mtDNA erbst du praktisch nur von der Mutter, weil die wenigen Mitochondrien des Spermiums nach der Befruchtung abgebaut werden. → Ausführlich in: Nichtchromosomale Vererbung
Außerdem puffern Mitochondrien Calcium: Sie nehmen Ca²⁺ auf, lagern es als Calciumphosphat und geben es bei Bedarf wieder ab.
Beschriftbare Abbildung
Deine AufgabeOrdne äußere und innere Membran, Intermembranraum, Crista und Matrix zu und sage, wo Citratzyklus und Atmungskette ablaufen.
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
