Wie funktionieren Mitochondrien?

Sie sind die „Kraftwerke der Zellen“ – die Rede ist von den Mitochondrien. Sie sorgen nämlich für die Energiegewinnung.

Alle Energiequellen, die aus der Nahrung aufgenommen werden, müssen im allerletzten Schritt verstoffwechselt und in biologisch und chemisch nutzbare Energie umgewandelt werden. Das ist mittels der chemischen Verbindung „ATP“ („Adenosin-Tri-Phosphat„) möglich. Hier wird einerseits viel Energie gespeichert und andererseits wieder frei gegeben, weil es zur Zersetzung der Nährstoffe kommt. ATP ist so etwas wie der universelle Lieferant für Energie. ATP wird immer und auch überall gebraucht.

Im inneren Bereich des Mitochondriums, also in der sogenannten Matrix, laufen derartige Stoffwechselschritte zur weiteren Verwertung von Zucker, Kohlenhydraten und Fetten ab. Auch die Proteine werden hier verwertet, jedoch werden diese schon zuvor in der Leber zu Zucker umgewandelt, sodass sie ebenfalls den Zellatmungsweg nehmen müssen. Somit sind Mitochondrien die Schnittstellen zur letzten Umwandlung von Nahrung in biologisch nutzbare Energie.

Was versteht man unter dem Begriff Zellatmung?

Bei der Zellatmung handelt es sich um einen komplexen Prozess zur Umwandlung von Fetten und Kohlenhydraten zu ATP, wobei hier Sauerstoff eine wesentliche Rolle spielt. Zu beachten sind die vier Prozesseinheiten, die sich aus mehreren chemischen Reaktionen zusammensetzen. Dazu gehören etwa Glykolyse, PDH, Citratzyklus und auch die Atmungskette. Im Zellplasma findet nur die Glykolyse statt – das ist auch der einzige Teil, der nicht innerhalb der Mitochondrien stattfindet. Im Zuge der Glykolyse entstehen geringe ATP-Mengen, sodass die Zellen ohne Sauerstoff und ohne Mitochondrien den Energiebedarf zur Verfügung stellen können. Jedoch ist diese spezielle Art der Energiegewinnung ineffizienter. Schlussendlich können aus einem einzigen Zuckermolekül nur zwei ATP gewonnen werden. Mithilfe der Mitochondrien sind es am Ende jedoch 32 ATP.

Für die anderen Schritte sind die Mitochondrien und deren Aufbau von Bedeutung. Citratzyklus und PDH-Reaktion finden innerhalb der Matrix statt. Das entstehende Zwischenprodukt der Glykolyse wird in das Innere des Mitochondriums transportiert, damit es dort weiterverwertet werden kann. Die Atmungskette, der letzte Schritt, läuft innerhalb der Innenmembran ab. Genau hier kommt auch der Sauerstoff, der vom Menschen eingeatmet wird, ins Spiel. Dieser hat einen erheblichen Einfluss auf die funktionierende Energieproduktion.

Wie können Mitochondrien gestärkt werden?

Seelische und körperliche Belastungen haben natürlich einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Mitochondrien. Mit ein paar einfachen Mitteln ist es jedoch möglich, dass die Mitochondrien gestärkt werden. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass es hier noch Kritik von medizinischer Seite gibt; einige Methoden sind aber, so zahlreiche Studien, vielversprechend.

Eine ausgewogene Ernährung hat sehr wohl einen positiven Einfluss auf die Mitochondrien. Relevant ist vor allem der ausgeglichene Elektrolythaushalt – im Mittelpunkt stehen hier Kalium und Natrium, Vitamin B12, Omega3-Fettsäuren, Coenzym Q10 und auch Eisen. Genügend Sport und Bewegung sorgen ebenfalls für eine Vermehrung der Mitochondrien, da sie immer wieder neue Energie bilden müssen. Diese positiven Aspekte wirken sich auch auf den Alltag aus. Zahlreiche Untersuchungen haben des Weiteren ergeben, dass richtige Kälteexplosionen – also eine sehr kalte Dusche – die Mitochondrien-Teilung fördert.

Die ketogene Diät (keine Kohlenhydrate) und intermittierendes Fasten sind noch recht umstrittene Ernährungsweisen. Bevor man sich für derartige Diäten entscheidet, sollte man im Vorfeld mit dem Arzt Kontakt aufnehmen. Bestehen schwere Erkrankungen, so etwa Krebs, sollten derartige Experimente unterlassen werden. Sport und eine ausgewogene Ernährung schaden hingegen nicht und stärken – auch nachweislich – die Mitochondrien.