Mitochondriale Membranen

Ein Mitochondrium wird von zwei konzentrischen Membranen umschlossen – einer glatten äußeren Membran und einer dicht gefalteten inneren Membran, die jeweils unterschiedliche Strukturen und Eigenschaften aufweisen.

Die äußere Membran ist reich an Lipiden und bildet mit der endoplasmatischen Retikulummembran eine einzigartige Struktur, die den Lipidtransport zwischen diesen Organellen unterstützt.

Im Gegensatz zur äußeren Membran ist die innere Membran proteinreich und weist viele Einstülpungen auf, die als Cristae-Membranen bezeichnet werden.

Diese Falten vergrößern die Oberfläche der inneren Membran, so dass viele Enzyme der Elektronentransportkette in den Mitochondrien verpackt werden können.

Die mitochondrialen Membranen definieren zwei submitochondriale Kompartimente – den Intermembranraum zwischen der äußeren und der inneren Membran und die Matrix, die von der inneren Mitochondrienmembran umschlossen wird.

Die Zusammensetzung dieser Kompartimente hängt von der Durchlässigkeit der beiden Mitochondrienmembranen ab.

Die äußere Mitochondrienmembran enthält Transporterproteine, sogenannte Porine, die die freie Diffusion von Ionen und kleinen, ungeladenen Molekülen in den Intermembranraum ermöglichen. Folglich hat der Intermembranraum den gleichen pH-Wert und die gleiche Ionenzusammensetzung wie das Zytoplasma.

Im Gegensatz dazu fungiert die innere Membran als dichte Diffusionsbarriere. Es enthält spezifische Membrantransportproteine, die selektive Ionen und Metaboliten in und aus der Matrix ermöglichen.

Daher enthält die mitochondriale Matrix nur ausgewählte Ionen, Moleküle und Enzyme, die für den Energiestoffwechsel innerhalb des Mitochondriums verantwortlich sind.