Mitochondrien, oftmals als die „Kraftwerke der Zelle“ bezeichnet, synthetisieren das für Zellen unverzichtbare energiereiche Molekül ATP (Adenosintriphosphat). Jede Eukaryotenzelle besitzt Mitochondrien, wobei sich die Anzahl nach der Stoffwechseltätigkeit der jeweiligen Zelle richtet.

Mitochondrien bestehen aus einer inneren sowie einer äußeren Biomembran. Die innere Membran hat im Vergleich zur äußeren jedoch eine wesentlich größere Oberfläche, weshalb die innenliegenden Membran mit etlichen Auswölbungen „zusammengeknüllt“ von der äußeren Membran umschlossen wird. Zwischen den beiden Membranen existiert ein Zwischenraum, der sogenannte „Intermembranraum“.

Der von der inneren Membran umschlossene Raum wird „Matrix“ bzw. „Matrixraum“ genannt. Im Matrixraum befinden sich Ribosomen, verschiedene Ausgangsstoffe und Enzyme die für die ATP-Synthese benötigt werden. Außerdem befindet sich hier die mtDNA, eine ringförmige DNA die nur in Mitochondrien auftritt.

Mitochondrien entstehen durch die sogenannte mitochondriale Biogenese, ein Vorgang der ähnlich dem der Zweiteilung von Bakterien abläuft. Je nach Bedarf und dem Vorhandensein genügender Ausgangsstoffe innerhalb der Zelle, teilt sich ein Mitochondrium in zwei neue Mitochondrien. Verbrauchte und damit nicht mehr effektive Mitochondrien werden von Lysosomen aufgenommen und mittels Autophagie abgebaut.

Dreh- und Angelpunkt des Energiehaushalts einer Zelle ist das sogenannte ATP (Adenosintriphosphat). Fast alle Energie verbrauchenden Reaktionen und Vorgänge innerhalb einer Eukaryotenzelle greifen auf das hochenergetische und einfach zu verwertende Molekül ATP zurück. Im Unterschied zu Pflanzenzellen, in denen das ATP durch Chloroplasten synthetisiert wird, stellen in Tierzellen lediglich Mitochondrien das unverzichtbare Molekül her.

Die aufgenommene Nahrung wird im Verdauungstrakt durch Enzyme verdaut, und gelangt als Glucose und Fettsäuren in Blutbahn und somit die Zelle.
In den Mitochondrien findet die Sogenannte Zellatmung statt. Hier werden die Ausgangsstoffe unter Sauerstoffverbrauch oxidiert.

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