Mitochondrien und Zellatmung

Übersicht

Die Vorlesung behandelt den Aufbau des Mitochondriums, die Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion sowie relevante Basiskonzepte für das Bio-Abitur.

Basiskonzepte der Biologie

• Wichtige Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Steuerung und Regelung, Stoff- und Energieumwandlung, Kompartimentierung, Information und Kommunikation, individuelle und evolutive Entwicklung.
• Für das Thema relevant: Struktur und Funktion, insbesondere Kompartimentierung und Oberflächenvergrößerung.

Mitochondrium: Struktur und Funktion

• Mitochondrium ist das Zellorganell für die aerobe Zellatmung.
• Aufbau: äußere Membran, innere Membran, Intermembranraum, Matrix, mitochondriale DNA, Ribosomen.
• Kompartimentierung: Membranen schaffen getrennte Reaktionsräume (Matrix, Intermembranraum).
• Innere Membran mit Einstülpungen (Cristae) sorgt für Oberflächenvergrößerung und effizientere Zellatmung.
• Mitochondriale DNA trägt Erbinformationen, z.B. für Enzyme der Zellatmung und integrale Proteine.
• Ribosomen sind Orte der Proteinbiosynthese und stellen z.B. Enzyme für die Zellatmung her.

Funktionelle Besonderheiten der Mitochondrienmembran

• Integrale Proteine in der inneren Membran bilden die Elektronentransportkette.
• Elektronentransportkette überträgt Energie, um Protonen aktiv in den Intermembranraum zu pumpen.
• Es entsteht ein Protonengradient zwischen Matrix und Intermembranraum.
• Die ATP-Synthase nutzt den Protonengradienten, um ATP zu synthetisieren.

Operatoren in Abituraufgaben

• "Skizzieren": Erstellung und Beschriftung einer Zeichnung der Zellorganelle.
• "Erläutern": Veranschaulichung von Sachverhalten mit zusätzlichen Informationen.

Schlüsselbegriffe & Definitionen

• Mitochondrium — Zellorganell für die Energiegewinnung durch Zellatmung.
• Kompartimentierung — Bildung getrennter Reaktionsräume durch Membranen.
• Cristae — Falten der inneren Mitochondrienmembran zur Oberflächenvergrößerung.
• Elektronentransportkette — Abfolge von Proteinkomplexen zur Energieübertragung.
• Protonengradient — Konzentrationsunterschied von Protonen, treibt die ATP-Bildung an.
• ATP-Synthase — Enzym zur Bildung von ATP aus ADP und Phosphat.
• Ribosomen — Orte der Proteinbiosynthese.

Action Items / Nächste Schritte

• Skizziere das Mitochondrium mit Beschriftung der Hauptbestandteile.
• Übe das Erläutern des Zusammenhangs von Struktur und Funktion anhand deiner Skizze.
• Wiederhole die Basiskonzepte Struktur und Funktion sowie Kompartimentierung.