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Der Zellkern fungiert als genetische Steuerzentrale der Zelle, während die Mitochondrien durch die Produktion von ATP die für alle Lebensvorgänge notwendige Energie bereitstellen.
Der Zellkern (Nucleus) fungiert als die „Schaltzentrale“ der eukaryotischen Zelle. Er beherbergt den Großteil der genetischen Information in Form von DNA (Desoxyribonukleinsäure), die als Bauplan für alle Proteine und somit für die gesamte Zellfunktion dient. Man kann ihn sich wie einen Tresor vorstellen, der die wertvollen Originalbaupläne schützt.
Umgeben wird der Kern von der Kernhülle, einer doppelten Membran, die das Kerninnere vom Zytoplasma trennt. Diese Hülle ist von zahlreichen Kernporen durchsetzt. Diese fungieren wie kontrollierte Schleusen, die den gezielten Austausch von Makromolekülen, wie etwa der mRNA, zwischen Kern und Zytoplasma ermöglichen.
Im Inneren des Kerns befindet sich der Nucleolus (Kernkörperchen). Er ist keine durch eine Membran abgegrenzte Organelle, sondern ein dichtes Areal, in dem die Komponenten der Ribosomen (die Proteinfabriken der Zelle) synthetisiert werden. Die DNA liegt im Kern meist als Chromatin vor, einem Komplex aus DNA und speziellen Verpackungsproteinen.
Die Mitochondrien sind die „Kraftwerke“ der Zelle. Ihre Hauptaufgabe ist die Bereitstellung von chemischer Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat). Dieser Prozess wird als Zellatmung bezeichnet und verbraucht Sauerstoff, um Nährstoffe effizient abzubauen.
Ein Mitochondrium ist durch eine Doppelmembran charakterisiert. Die äußere Membran ist glatt und grenzt das Organell ab, während die innere Membran starke Einstülpungen, die sogenannten Cristae, aufweist. Diese Faltungen dienen der Oberflächenvergrößerung, um mehr Platz für die Enzyme der Atmungskette zu bieten.
Der Innenraum, der von der inneren Membran umschlossen wird, heißt Matrix. Hier befinden sich wichtige Enzyme für den Stoffwechsel sowie die mtDNA (mitochondriale DNA) und eigene Ribosomen. Da Mitochondrien über eigenes Erbgut verfügen und sich unabhängig teilen können, stützt dies die Endosymbiontentheorie.
Die Endosymbiontentheorie besagt, dass Mitochondrien ursprünglich eigenständige prokaryotische Organismen waren, die von einer größeren Vorläuferzelle aufgenommen wurden. Anstatt verdaut zu werden, gingen sie eine Symbiose ein, was die doppelte Membran und das eigene Genom erklärt.
