1. Leseprobe - STARK Verlag

Zellen: Struktur- und Funktionseinheiten aller Organismen  9
Mitochondrien
Die Mitochondrien sind
lichtmikroskopisch
gerade noch sichtbare
Zellorganellen, die von
einer äußeren Hüllmembran und einer stark
gefalteten inneren Membran (mit Cristae oder
Tubuli) umgeben sind.
In der inneren Membran
befinden sich die Enzyme Mitochondrium
der Atmungskette.
Zwischen beiden Membranen befindet sich ein wässriges, nicht-plasmatisches Kompartiment (Intermembranraum). Im plasmatischen Innenraum der Mitochondrien (Matrix) liegen die mitochondriale DNA
(ringförmige mtDNA) sowie ein vollständiger Proteinsynthese-Apparat
vor: spezifische RNAs, tRNAs und 70S-Ribosomen.
In den Mitochondrien findet die Zellatmung statt, bei der Glucose in
drei aufeinander folgenden Schritten in Kohlendioxid und Wasser abgebaut wird:
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O
Bei der Zellatmung wird Energie gewonnen und in Form von ATP
gespeichert (siehe S. 22 f). Pro Molekül Glucose können 36–38 Moleküle ATP aufgebaut werden.
Neben den o. g. Komponenten, die fast allen eukaryotischen Zellen gemeinsam sind, gibt es auch einige weitere Zellbestandteile, die typisch
für pflanzliche bzw. tierische Zellen sind:
Chloroplasten
Die fotosynthetisch aktiven Plastiden der grünen Pflanzenzellen sind
Organellen, die wie die Mitochondrien eigene spezifische plastidäre
(pt)DNA, mRNA, tRNA und Ribosomen im Matrixbereich (auch Stroma
genannt) besitzen. Die innere Membran ist in abgeflachte und ins Stroma hineinreichende Bläschen gefaltet, die als Thylakoide bezeichnet
werden. Granathylakoide sind Membranbläschen, die geldrollenartig
dicht übereinander liegen, Stromathylakoide liegen dagegen einlagig vor.
10  Zellbiologie
Chloroplast
Die biochemischen Reaktionen der Fotosynthese sind an Enzyme und
Pigmente (Farbstoffe) gebunden, die in den Thylakoidmembranen der
Cyanobakterien bzw. der Chloroplasten der Pflanzen liegen. Chlorophyll ist das zentrale Pigment der Fotosynthese. Vereinfacht lassen sich
die Reaktionen der Fotosynthese in folgender Gesamtgleichung
zusammenfassen:
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6 O2
Die Fotosynthese ist also die Umkehrung der Zellatmung, bei der aus
Kohlenstoffdioxid und Wasser unter Verbrauch von Lichtenergie
Glucose aufgebaut wird. Die dazu nötigen Reaktionen finden in zwei
voneinander abhängigen Phasen statt:
• In der lichtabhängigen Phase (Lichtreaktion), die an Chlorophyll
und die Energiezufuhr durch Lichtquanten gebunden ist, werden
NADPH + H+ als Reduktionsmittel und der universelle Energieüberträger ATP erzeugt. Als Nebenprodukt entsteht Sauerstoff.
• In der lichtunabhängigen Phase (Dunkelreaktion, Calvin-Zyklus)
wird Kohlenstoffdioxid gebunden und zu Glucose assimiliert. Dabei
werden der in NADPH + H+ gebundene Wasserstoff und die in ATP
gespeicherte Energie verbraucht. NADP+ und ADP + Pi sowie Wasser
gelangen wieder in die Lichtreaktion. Glucose wird anschließend
meist in Assimilationsstärke umgewandelt und in Form von Stärkekörnern in den Chloroplasten gespeichert.