Wer die aktuelle Forschung kennt, der weiß: Gesundheit fängt in der Zelle an...
Wer die aktuelle Forschung kennt, der weiß: Gesundheit fängt in der Zelle an...

Mitochondrien Aufgaben

Mitochondrien als Kraftwerke der Zellen

Mitochondrien sind die Haupt-Energielieferanten für die Zellen, daher werden sie umgangssprachlich auch gern als „Kraftwerke“ der Zellen bezeichnet. Doch wie bilden die Mitochondrien Energie? Mit einer sogenannten „Knallgasreaktion“: Sauerstoff und Wasserstoff reagieren mit einem lauten Knall und Hitzeentwicklung zu Wasser. Die viele Energie, die als Knall und Hitze bei der Knallgasreaktion frei wird, kann in den Mitochondrien in kleine Schritte zerlegt werden und wird so in jeder Zell nutzbar.

Jeder Mensch weiß, dass er Energie aus seinem Essen bilden kann. Was machen dabei die Mitochondrien? Sehr viel! Vor allem Traubenzucker und Fette sind als Energielieferanten bekannt. Sie können gespalten werden und danach in die Mitochondrien gelangen. Dort werden sie schrittweise zu Kohlendioxyd abgebaut – das später über die Lunge abgeatmet wird. Bei diesem schrittweisen Abbau übernehmen bestimmte Substanzen (Abkömmlinge vom Vitamin B3 zum Beispiel) Wasserstoff von den Zucker- oder Fettanteilen. Diesen Wasserstoff transportieren sie zur inneren Mitochondrienmembran und geben ihn dort an die Enzymkomplexe der Atmungskette ab, die den Wasserstoff durch die innere Membran hindurch in den Intermembranraum tragen. Allerdings nicht den gesamten Wasserstoff, je Wasserstoff wird ein Elektron abgenommen z. B auf Coenzym Q10 übertragen und wandert damit im Inneren der inneren Membran herum bis es auf den nächsten Enzymkomplex stößt und dort wieder abgegeben wird.

Der so fortwährend entstehende Wasserstoff-Überschuss zwischen der inneren und der äußeren Mitochondrienmembran wird später an einem weiteren Enzymkomplex wieder ausgeglichen. Hier treibt er eine Art Turbine an. Durch diese Turbine entsteht das Energiemolekül ATP und, wieder im Inneren des Mitochondriums angekommen, wird schließlich der Wasserstoff mit seinem Elektron und Sauerstoff vereint – es entsteht Wasser und die Energie aus Knall und Hitze stecken im ATP!

Sicherlich ist die Energielieferung die wichtigste Leistung der Mitochondrien. Doch darüber hinaus gibt es noch ein paar mehr Fähigkeiten der „Kraftwerke“, die im Stillen große Bedeutung für den Organismus Mensch und Zelle Zellen haben:

Wärmeerzeugung in braunem Fettgewebe

Es gibt Substanzen, die können die oben beschriebene Turbine in der inneren Mitochondrienmembran ausschalten. Dann bildet das Mitochondrium statt ATP Wärme. Diese Vorgänge laufen im sogenannten braunen Fettgewebe ab und halten uns warm an besonders wichtigen Stellen z. B. am Brustkorb oder im Nacken. Besonders Babys haben viel von diesem braunen Fettgewebe, so haben sie einen besseren Schutz vor Auskühlung. Erwachsene haben diese spezielle Wärmegewebe vor allem dann noch, wenn sie häufig der Kälte ausgesetzt sind.

Apoptose: programmierter Zelltod

Manchmal muss eine Zelle sterben, damit der Mensch gesund bleiben kann. Zum Beispiel dann, wenn sie sich zu einer Tumorzelle entwickelt hat. Dann beginnt ein Selbstmordprogramm der Zelle, auch Apoptose oder programmierter Zelltod genannt. Dieses Programm beginnt in den Mitochondrien. Nur wenn sie intakt sind, kann es korrekt ablaufen und so den Menschen schützen.

Entgiftung der Zelle

Der Harnstoff, der mit dem Urin den Körper verlässt, ist eine wichtige Entgiftungssubstanz: Durch ihn wird der Mensch vor einer Vergiftung mit Ammoniak geschützt. Ammoniak entsteht, wenn Proteine im Körper abgebaut werden, was fast ständig geschieht, besonders stark jedoch in Hunger- oder Diät-Zeiten oder bei stark proteinhaltiger Ernährung. Der Weg von Ammoniak zu Harnstoff ist ein zweigeteilter Abbauzyklus, der ausschließlich in der Leber abläuft. Dabei findet die eine Hälfte im Inneren der Zellen ab, die zweite Hälfte passiert in den Mitochondrien der Leber. Sind die Mitochondrien stark geschädigt, kann also auch der Ammoniak-Abbau nur langsamer als normal laufen, was den Körper und seine Organe stark belastet.

Häm-Synthese

Hämoglobin als den roten Farbstoff des Blutes kennt jeder. Er ist zuständig für den Transort des lebensnotwenigen Sauerstoffes im Blut. Damit das Hämoglobin so schön rot sein kann, enthält es in seinem Zentrum eine besondere, farbige Struktur, in der zusätzlich auch Eisen steckt, das sogenannte „Häm“. Mehrere Schritte der Häm-Bildung laufen ausschließlich in den Mitochondrien ab. Sind sie geschwächt, kann das die Häm-Bildung beeinträchtigen und so den gesamten Körper belasten.

Synthese von Eisen-Schwefel-Zentren (FeS-Zentren)

Ähnlich wie beim Häm verhält es sich mit den sogenannten FeS-Zentren. Deren Synthese ist ebenfalls auf intakte Mitochondrien angewiesen. Erschwerend kommt hier hinzu, dass das Mitochondrium selbst dringend auf diese FeS-Zentren in seinen Enzymen angewiesen ist, nur dann kann die energieliefernde Atmungskette optimal funktionieren. Hier besteht also die Möglichkeit, dass sich ein Teufelskreis entwickeln kann, wenn die Mitochondrien durch äußere Einflüsse geschwächt werden.

Synthese Steroidhormone

Steroidhormone sind die Sexualhormone des Menschen ebenso wie das entzündungshemmende Cortisol, das „Dursthormon“ Aldosteron u. a. dazugehören. Alle Steroidhormone entstehen aus demselben Vorläufer-Hormon, dem Pregnenolon, das wiederum aus Cholesterin entsteht. Diese Umwandlung von Cholesterin in Pregnenolon läuft ausschließlich in den Mitochondrien. Sind die Mitochondrien geschwächt, ist das daher auch sehr bedeutend für das Hormonsystem und das Immunsystem.

Bildung der Phospholipide

Auch die Bildung von Phospholipiden, den wichtigen Membranbestandteilen der Mitochondrien und auch jeder Zelle, hängt mit von den Mitochondrien ab. Zu Beginn ihrer Herstellung werden dafür zwei Schritte in den Mitochondrien bewerkstelligt. Das heißt also, wenn die Mitochondrien nicht optimal arbeiten können ist auch die Bildung von Membranen beeinträchtigt und damit die Zellgesundheit gefährdet.

Mitochondrien können in ihren Aufgaben durch vielschichtige Einflüsse beeinträchtigt werden. Was schadet Mitochondrien und kann zu erworbenen Mitochondriopahien führen, erfahren Sie im Abschnitt Mitochondriopathie-Risikofaktoren unter Mitochondriopathie: was ist das.

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