Zellkompartimenten

Zellkompartimente sind Strukturen innerhalb der Zelle, die biochemische Prozesse räumlich voneinander abgrenzen. Sie erhöhen die Effizienz und Regulation von Stoffwechselwegen, indem sie Enzyme, Substrate und Reaktionspartner in spezifische Innenräume einschließen. In Eukaryoten bestehen die wichtigsten Zellkompartimente aus membranumschlossenen Organellen wie dem Zellkern, Mitochondrien, Chloroplasten (bei Pflanzen und Algen), dem Endoplasmatischen Retikulum, dem Golgi-Apparat, Lysosomen, Peroxisomen und Vakuolen. Jedes dieser Kompartimente besitzt eigene Enzymmilieus, pH-Werte und Transportwege, die der Durchführung charakteristischer Funktionen dienen. So speichert der Zellkern genetische Information und reguliert die Transkription, Mitochondrien liefern Energie durch Atmung, Chloroplasten betreiben Photosynthese, während das Endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat Proteine und Lipide synthetisieren und sortieren.

Nicht membranumschlossene Strukturen, wie Ribosomen und Proteasomen, gehören ebenfalls zu den inneren Strukturen der Zelle und ermöglichen Proteinsynthese bzw. Proteinabbau. Zudem existieren innerhalb der Zelle abgegrenzte Vesikel und Transportkompartimente, die Substanzen zwischen den Kompartimenten befördern.

Zellkompartimente arbeiten in vernetzter Weise über das Endomembransystem, Vesikeltransport, Signale und Transporterproteine. Ihre Organisation variiert zwischen Zelltypen und Organismen; Prokaryoten weisen oft einfachere innere Strukturen auf, während Eukaryoten ein komplexes Netz von Membranen besitzen. Die Bildung und Funktion der Kompartimente ist zentral für Zellbiologie, Entwicklung und Stoffwechselregulation.