Calciumspeicherung
Calcium ist für eine Reihe von zellulären Prozessen unerlässlich. So kann beispielsweise Calcium die Freisetzung eines Neurotransmitters aus einer Nervenzelle oder von Hormonen aus endokrinen Zellen auslösen. Calcium ist unter anderem auch für die Muskelfunktion, die Befruchtung und die Blutgerinnung erforderlich.
Da Calcium so wichtig ist, wird es von der Zelle streng reguliert. Die Mitochondrien spielen dabei eine Rolle, indem sie Calciumionen schnell aufnehmen und speichern, bis sie gebraucht werden.
Weitere Aufgaben von Calcium in der Zelle sind die Regulierung des zellulären Stoffwechsels, die Steroidsynthese und die Hormonsignalisierung.
Zelltod
Der Zelltod, auch Apoptose genannt, ist ein wesentlicher Bestandteil des Lebens. Wenn Zellen alt oder kaputt werden, werden sie entfernt und zerstört. Die Mitochondrien entscheiden mit darüber, welche Zellen zerstört werden.
Mitochondrien setzen Cytochrom C frei, das die Caspase aktiviert, eines der wichtigsten Enzyme, die an der Zerstörung von Zellen während der Apoptose beteiligt sind. Da bei bestimmten Krankheiten, wie z. B. Krebs, die normale Apoptose gestört ist, geht man davon aus, dass die Mitochondrien eine Rolle bei der Krankheit spielen.
Wärmeproduktion
Wenn uns kalt ist, zittern wir, um uns warmzuhalten. Der Körper kann aber auch auf andere Weise Wärme erzeugen, unter anderem mithilfe des braunen Fettgewebes. Das braune Fettgewebe war früher nur bei Neugeborenen bekannt und wurde erst vor später bei Erwachsenen gefunden. Im Gegensatz zum weissen Fett verbraucht das braune Fett Energie und gibt diese in Form von Wärme ab. Dies geschieht durch die Entkopplung der Atmungskette der Mitochondrien. Diese einzigartige Funktion machen sich Säuglinge zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur zunutze. Man bezeichnet diesen Vorgang auch als zitterfreie Wärmebildung (adaptive Thermogenese).
Energieproduktion
ATP, eine komplexe organische Chemikalie, die in allen Lebensformen vorkommt, wird oft als molekulare Währungseinheit bezeichnet, da sie Stoffwechselprozesse antreibt. Das meiste ATP wird in den Mitochondrien durch eine Reihe von Reaktionen erzeugt, die als Zitronensäurezyklus oder Krebszyklus bekannt sind. Die Energieproduktion findet hauptsächlich in den Falten oder Cristae der inneren Membran statt.
Die Mitochondrien wandeln die chemische Energie aus der Nahrung, die wir zu uns nehmen, in eine Energieform um, die die Zelle nutzen kann. Dieser Prozess wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet. Im Krebszyklus wird eine Chemikalie namens NADH erzeugt. NADH wird von Enzymen in den Cristae verwendet, um ATP zu erzeugen. In ATP-Molekülen ist die Energie in Form von chemischen Bindungen gespeichert. Wenn diese chemischen Bindungen aufgebrochen werden, kann die Energie genutzt werden.
Mithilfe der IHHT (Intervall-Hypoxie-Hyperoxie-Therapie) können die Mitochondrien zur Regeneration angeregt werden.
