Die Mitochondrien vonChlamydomonas reinhardii

Summary

Three-dimensional scale models constructed on the basis of serial section electron microscopy showed that only a little fraction of the mitochondria in the cells ofChlamydomonas reinhardii has a simple spherical or elliptical shape. Most of the mitochondria are elongated, and show characteristical constrictions and branchings. Sometimes the constrictions are so narrow, that it seems not sure whether the inner part of the envelope of a mitochondrion surrounds one single space or whether there are two separate spaces within the mitochondrion concerned. By their branchings the mitochondria can reach overall-lengths much longer than the diameter of the cell. The branched shape of the mitochondria may lead to the result, that profiles of mitochondria occurring in a single section even at opposite poles of the cell are in fact parts of the same mitochondrion. Caused by this exceptional shape, the actual number of mitochondria per cell is considerably smaller than one would estimate from the observation of single electron micrographs. We counted 9 and 14 mitochondria resp. in 2 cells (+ gametes), both completely included in a series of consecutive sections. It is discussed, whether in a streptomycindependent mutant ofChlamydomonas reinhardii the association of the sd-gene with the mitochondrion-“genome” is in agreement with the results obtained in this study.

Zusammenfassung

Dreidimensionale, maßstabgetreue Modelle, die nach elektronenmikroskopischen Bildern von Serienschnitten konstruiert wurden, zeigen, daß in den Zellen vonChlamydomonas reinhardii nur ein geringer Teil der Mitochondrien eine einfache rundliche oder ellipsoidale Form hat. Die meisten Mitochondrien sind langgestreekt und weisen charakteristische Einschnürungen und Verzweigungen auf. Die Einschnürungen sind mitunter so schmal, daß es nicht sicher ist, ob der innere Teil der Mitochondrienhülle noch einen einzigen Innenraum umschließt oder ob das betreffende Mitochondrium 2 getrennte Räume enthält. Durch ihre Verzweigungen können die Mitochondrien Gesamtlängen erreichen, die weit größer sind als die jeweiligen Zelldurchmesser. Die verästelte Form der Mitochondrien kann dazu führen, daß Mitochondrienanschnitte, die in einem Einzelschnitt sogar an entgegengesetzten Zellpolen auftreten, tatsächlich Teile ein- und desselben Mitochondriums sind. Die wirkliche Zahl der Mitochondrien pro Zelle ist infolge dieser besonderen Gestaltung erheblich geringer als man sie aufgrund der Beobachtung von Einzelbildern schätzen würde. Sie betrug in 2 durch Serienschnitte vollständig erfaßten Zellen (+Gameten) 9 bzw. 14 Mitochondrien. Es wird diskutiert, ob bei einer streptomycinbedürftigen Mutante vonChlamydomonas reinhardii die Zuordnung des sd-Gens zum Mitochondrien-“Genom” in Einklang mit den hier gewonnenen Ergebnissen steht.