Mitochondrien spielen eine sehr bedeutende Rolle für jedes Lebewesen.
Sie spielen auch zahlenmäßig eine große Rolle.
Der menschliche Organismus besteht aus 100 Billionen (10 hoch 14) Zellen. Jede Zelle enthält bis zu 1.500 Mitochondrien.

Aufbau von Mitochondrien

– Energieproduktion: Sie produzieren das Energiemolekül ATP von dem der Mensch jeden Tag so viel benötigt, dass die Hälfte des Kalorien-agesbedarfes in den Umsatz dieses Moleküls gesteckt wird.
– Erzeugung von CoenzymA: durch Abbau von Traubenzucker, das in den wiederum in den Mitochondrien ablaufenden und ebenso energieliefernden Citratzyklus eingeht
– Abbau von Fettsäuren: ebenfalls zwecks Energiegewinnung.
– Entgiftung: über den Harnstoff-Zyklus
– Calcium-Speicher
– Bildung von Eisen-Schwefel-Zentren: für Enzyme
– Einleitung der Apoptose: oft lebensrettend, da fehlfunktionierende und überalterte Zellen in den sogenannten  „programmierten Zelltod“ geschickt und so die Organe gesund und intakt erhalten werden.

Daher werden Mitochodrien auch oft als „Kraftwerk der Zelle“ bezeichnet.

Die Energieproduktion und Effizienz hat eine große Bandbreite. Im Idealfall werden 38 Einheiten ATP erzeugt, da läuft alles sehr effizient wobei kaum Abfall erzeugt wird. Das Problem dabei ist. Dass bei eingeschränkter Funktionstüchtigkeit dieser Wert bis auf 2 Einheiten absinken kann. Das erzeugt dann viel Abfall und ist nur mehr als ein Notbetrieb anzusehen. Pro Tag wird in etwa das Körpergewicht des Menschen an ATP erzeugt! Also durchschnittlich ca.70 kg!

Trotz dieser enormen Bedeutung wird erst seit Neuestem zunehmend das Augenmerk der Mediziner auf die Mitochondrien gelenkt. Inzwischen gibt es immer mehr gut belegte Hinweise, dass viele Krankheiten und Syndrome von diesen kleinen Zellorganellen mitverursacht werden, zum Beispiel Allergien, Autoimmunerkrankungen, Herzprobleme und manches mehr. Daraus resultiert, dass die Funktionstüchtigkeit der Mitochondrien von zentralem Interesse ist. Kann man die Mitochondrien behandeln, so kann man auch die Krankheiten besser und direkter behandeln.

Für weitere Informationen stehen wir Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung! Unsere Experten beraten Sie gerne!

In den stark aufgefalteten inneren Membransystemen der Mitochondrien läuft die sogenannte innere Atmung (Atmungskette) ab.
Die Atmungskette ist ein Teil des Energiestoffwechsels der meisten Lebewesen. Mit dem Ausdruck Atmungskette wird eine Kette von nacheinander stattfindenden biochemischen Redoxreaktionen, die den Lebewesen zur Energiegewinnung dient, andererseits auch die Gesamtheit der an dem Stoffwechselweg teilnehmenden Proteinkomplexe bezeichnet.Die Atmungskette besteht aus vier Enzymkomplexen, über die Elektronen von höheren Energieniveaus auf niedrigere weitergegeben werden, sie wird daher auch Elektronentransportkette genannt.

• Komplex I: NADH-Dehydrogenase
• Komplex II: Succinat-Dehydrogenase (aus Zitronensäurezyklus)
• Komplex III: Cytochrom c-Reduktase
• Komplex IV: Cytochrom c-Oxidase
• Komplex V: ATP-Synthase

Die Membranproteinkomplexe der Elektronentransportkette besitzen redoxaktive Gruppen, über die die Elektronen innerhalb der Enzymkomplexe fließen. Drei Enzymkomplexe Komplex I, III und IV nutzen die freiwerdende Energie um Protonen von der Matrix in den Intermembranraum zu pumpen und erzeugen so den Protonengradienten.

Zusätzlich sind die Transportmoleküle Ubichinon und die Cytochrome a, b, c Teil der Atmungskette. Cytochrom c besitzt eine entscheidende Rolle als Elektronencarrier. Ubichinon oder Coenzym Q10 transportiert Elektronen von Komplex I und Komplex II zu Komplex III. Ausserdem ist es für den Transport von Protonen im Q-Zyklus am Komplex III zuständig.

Komplex I (NADH-Dehydrogenase, NADH-Coenzym-Q-Reduktase) ist der erste Komplex der Atmungskette und gehört zu den Oxidoreduktasen. Er oxidiert NADH+H+ zu NAD+, dabei werden zwei Elektronen an den Cofaktor Flavinmononucleotid abgegeben. Die prosthetische Gruppe transferiert die Elektronen an eine Reihe Eisenschwefelcluster im Protein weiter. Von dort werden sie auf Ubichinon übertragen, das dabei reduziert wird. Der Komplex fungiert als Protonenpumpe und pumpt pro oxidiertem NADH 4 Protonen in den Intermembranraum.

NADH + H+ + CoQ + 4 H+innen → NAD+ + CoQH2 + 4 H+außen

Gemessen wird die Enzymaktivität über die Oxidation von NADH und die damit einhergehende Extinktionsänderung.

Komplex IV (Cytochrom c-Oxidase, COX) ist der vierte Komplex der Atmungskette und gehört ebenso zu den Oxidoreduktasen. Der Komplex überträgt 4 Elektronen vom reduzierten Cytochrom c an der Membranaußenseite auf O2.
Mit 2 Protonen aus der Matrix entsteht pro Sauerstoffatom ein Molekül Wasser. Gleichzeitig werden pro oxidiertem Sauerstoffatom 2 Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum gepumpt.

4 Cyt cred + O2 + 8 H+innen → 4 Cyt coxi + 2 H2O + 4 H+außen

Bei dieser Reaktion wird der bei der Atmung aufgenommene Sauerstoff verbraucht.

Bei der Messung der Enzymaktivität der Cytochrom c-Oxidase wird die Oxidation von reduziertem Ferrocytochrome c (Cyt cred) und die damit einhergehende Extinktionsabnahme kinetisch gemessen.

Oxidativer Stress ist eine ständige überschießende Bildung reaktiver Sauerstoffverbindungen (ROS= Reaktive oxygen species). Es liegt ein ständiges Ungleichgewicht zwischen aggressiven ROS und schützenden Antioxidantien vor. Wenn das Gleichgewicht auf der Seite der freien Radikale liegt, kommt es zur Verminderung der Energieproduktion in den Mitochondrien und die Zellen werden geschädigt. Langfristige Zellschädigungen führen zu vorzeitiger Alterung sowie zu körperlichen Erkrankungen wie Arteriosklerose oder Krebs. Antioxidantien bauen die freien Radikale ab.

Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen. Sie produzieren neben Energie auch freie Radikale. Freie Radikale sind hochreaktive Molekülfragmente mit einem ungepaarten (freien) Elektron. Sie sind instabil und versuchen anderen Molekülen ein Elektron zu entreißen oder das freie Elektron auf ein anderes Molekül zu übertragen, wodurch neue Radikale und entsprechende Kettenreaktionen entstehen können. Die entstandene Radikale können in der Folge auch miteinander vernetzende Bindungen eingehen, was bei biologisch wirksamen Molekülen in lebenden Organismen zum Verlust oder zur Veränderung der biologischen Funktion führen kann. Deswegen stellen Radikale eine potentielle Gefahr für die Zellen dar.
Zu den wichtigsten reaktiven Sauerstoffspezies gehören Superoxid-Anionen (O2-∙), Wasserstoffperoxid (H2O2). Stickoxid-Radikale (NO∙), Hydroxyl-Radikale (OH∙) und Peroxynitrit-Anionen (ONOO-∙). Das Hydroxyl-Radikal ist eines der gefährlichsten ROS. Es entsteht in einer zweistufigen Reaktion. Im ersten Schritt wird Fe(III) durch das Superoxid-Anion zu Fe(II) reduziert. In der darauffolgenden Reaktion wird dieses Fe(II) wieder zu Fe(III) durch H2O2 oxidiert und es entstehen Hydroxid- und Hydroxyl-Anion. Das Peroxynitrit-Anion hemmt irreversibel die Cytochrom c Oxidase der Atmungskette und die Aconitase des Zitronensäurezyklus. Superoxid-Anionen entstehen als „Irrläufer“ in der mitochondrialen Atmungskette (Komplex I und Komplex III).

Freie Radikale kann man aufgrund extrem kurzer Lebensdauer nicht direkt im Organismus bestimmen. Indirekt kann man die Konzentration der Antioxidantien (Vitamin E und C; ß Karotin, Selen, Zink) im Plasma mittels HPLC messen, die durch oxidativen Stress geschädigten Biomoleküle oder als Summenparameter die antioxidative Kapazität bestimmen.
„Die antioxidative Kapazität beschreibt die Fähigkeit verschiedener Substanzen Substrate vor oxidativem Angriff zu schützen.“
Die Verminderung des Gehalts eines Antioxidans muss nicht bedeuten, dass oxidativer Stress vorliegt. Es kann sein, dass ein biologischer Schutzmechanismus seine normale Funktion erfüllt hat. Das Reduktionsvermögen zur Entgiftung von ROS kann man über die Bestimmung der antioxidativen Kapazität messen. Niedrige antioxidative Kapazität führt für den betroffenen Organismus zu erhöhtem oxidativen Stress. Als Marker der antioxidativen Kapazität zählen unter anderem Ubiquinon (Coenzym Q10), Vitamin C, Vitamin E, Redoxfaktoren Kupfer, Zink, Mangan und Selen.

Kontaktieren Sie uns, wenn Sie mehr über unsere Webseminare erfahren wollen! Klicken Sie hier!