Äußere Mitochondrienmembran – Funktion & Bedeutung
Die äßere Mitochondrienmembran ist die äußere Hüllschicht der Mitochondrien. Sie reguliert den Stofftransport und spielt eine zentrale Rolle im Zellstoffwechsel.
Wissenswertes über "Äußere Mitochondrienmembran"
Die äßere Mitochondrienmembran ist die äußere Hüllschicht der Mitochondrien. Sie reguliert den Stofftransport und spielt eine zentrale Rolle im Zellstoffwechsel.
Was ist die äßere Mitochondrienmembran?
Die äßere Mitochondrienmembran ist die außenliegende Doppellipidschicht, die jedes Mitochondrium umhüllt. Sie bildet die äußere Grenze des Mitochondriums und trennt das Zellorganell vom umgebenden Zytoplasma der Zelle. Zusammen mit der inneren Mitochondrienmembran bildet sie eine zweischichtige Hülle, die den intermembranären Raum einschließt.
Aufbau und Struktur
Die äßere Mitochondrienmembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht, in die verschiedene Proteine eingelagert sind. Besonders charakteristisch sind die sogenannten Porine (auch als VDAC-Proteine bekannt, englisch: Voltage-Dependent Anion Channels). Diese kanalbildenden Proteine durchspannen die Membran und bilden Poren, durch die kleine Moleküle und Ionen frei diffundieren können.
- Durchmesser der Poren: bis zu etwa 2-3 Nanometer
- Durchlässig für Moleküle bis ca. 5.000 Dalton
- Undurchlässig für große Proteine und Makromoleküle
Funktionen
Die äßere Mitochondrienmembran erfüllt mehrere wichtige biologische Aufgaben:
- Schutzfunktion: Sie schützt die inneren Strukturen des Mitochondriums vor der Zellumgebung.
- Transportregulation: Über die Porine steuert sie, welche Substanzen in das Mitochondrium gelangen oder es verlassen können.
- Signaltransduktion: Proteine in der äßeren Membran sind an zellulären Signalwegen beteiligt, insbesondere bei der Regulation der Apoptose (dem programmierten Zelltod).
- Proteinimport: Sie ist am Import von Proteinen in das Mitochondrium beteiligt, die im Zellkern kodiert und im Zytoplasma synthetisiert werden.
Rolle bei der Apoptose
Eine besonders bedeutende Funktion der äßeren Mitochondrienmembran liegt in der Regulation des programmierten Zelltods. Bei apoptotischen Signalen öffnen sich Poren in der äßeren Membran – ein Vorgang, der als mitochondriale äußere Membranpermeabilisierung (MOMP) bezeichnet wird. Dadurch wird Cytochrom c aus dem intermembranären Raum in das Zytoplasma freigesetzt, was die Aktivierung von Caspasen und letztlich den Zelltod einleitet. Proteine der Bcl-2-Familie regulieren diesen Prozess und entscheiden darüber, ob eine Zelle überlebt oder abstirbt.
Klinische Relevanz
Störungen der Funktion der äßeren Mitochondrienmembran sind mit verschiedenen Erkrankungen assoziiert:
- Krebs: Veränderungen in der Apoptoseregulation durch die äßere Membran tragen zur unkontrollierten Zellvermehrung bei.
- Neurodegenerative Erkrankungen: Bei Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer spielen mitochondriale Dysfunktionen eine wichtige Rolle.
- Herzerkrankungen: Die mitochondriale Membranfunktion ist relevant für den Herzmuskelstoffwechsel und die Reaktion auf Ischämie (Sauerstoffmangel).
Unterschied zur inneren Mitochondrienmembran
Die äßere Mitochondrienmembran ist im Vergleich zur inneren Membran relativ glatt und weniger selektiv in Bezug auf den Durchtritt kleiner Moleküle. Die innere Mitochondrienmembran hingegen ist stark gefaltet (diese Falten werden als Cristae bezeichnet) und weist eine sehr hohe Selektivität auf. Sie ist der Ort der oxidativen Phosphorylierung und der ATP-Synthese, also der zellulären Energiegewinnung.
Quellen
- Alberts, B. et al. - Molecular Biology of the Cell. 6th Edition. Garland Science, New York (2014).
- Lodish, H. et al. - Molecular Cell Biology. 8th Edition. W. H. Freeman and Company, New York (2016).
- Tait, S. W. & Green, D. R. - Mitochondria and cell death: outer membrane permeabilization and beyond. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 11(9), 621-632 (2010). PubMed PMID: 20683470.
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