細胞生物學/細胞器/線粒體

線粒體

來自哺乳動物肺組織的兩個線粒體，透過電子顯微鏡顯示它們的基質和膜

線粒體（單數：線粒體）是細胞的“發電機”。它們吸收氧氣併產生二氧化碳以及 ATP，這是大多數細胞活動所需的燃料。因為它們吸收氧氣並釋放 CO₂，所以很容易認為它們“呼吸”。事實上，這個過程有一個與呼吸非常相似的名稱，即細胞呼吸 - 細胞的呼吸。

線粒體被兩層（膜）覆蓋。外層光滑且圓形。內層多次摺疊，以允許最大可能的細胞呼吸面積。在這個內膜中，存在許多對細胞呼吸至關重要的蛋白質。

科學家如何瞭解它的特徵

線粒體直徑約為幾微米。雖然可以用光學顯微鏡看到它們，但無法確定它們在細胞中的作用。

因此，科學家會分解細胞，將其部分放入離心機（一種旋轉裝置，用於分離不同的物質，即較重的物體離中心更遠）。當他們分離出線粒體時，他們會對它進行許多化學反應，以觀察它能做什麼。他們發現它吸收氧氣，產生二氧化碳和 ATP！一些沒有線粒體的真核生物無法消耗氧氣。他們甚至發現這種物質是致命的。

最近發現的秘密

線粒體是我們細胞中的動力工廠，因為它們會程式設計細胞死亡。線粒體還參與訊號轉導網路；響應來自外部的訊號併發出自身的訊號。最近發現了一些事實。首先，線粒體編碼的 DNA 不尋常。它們的 DNA 可以複製、轉錄並形成核體。其次，線粒體和細胞核可以相互交流。細胞核透過輸入蛋白與線粒體交流，但目前尚不清楚線粒體如何回應細胞核。第三，線粒體重新定位蛋白質。線粒體膜間隙可以氧化來自巰基的二硫鍵，即使周圍環境處於高度還原狀態。ATP 的自由能使蛋白質從線粒體 70-kDa 熱量中脫離，並利用水解將蛋白質移動到線粒體內膜。第四，線粒體可以透過一些蛋白質（機器）進行分裂和融合。每兩個線粒體膜都有自己的形狀變化機器，可以自行分裂和融合。最後，我們的身體仍然有來自線粒體 DNA 的母系遺傳基因。線粒體專門化其能量，而線粒體的 DNA 是母系的。線粒體 DNA 的這種單親遺傳有助於確保避免對編碼亞基的有害突變；氧化磷酸化系統透過核編碼的夥伴亞基的適應性突變進行共同最佳化。關於線粒體還有更多科學見解需要發現。

進化的旅程

如果你還記得，我們說過線粒體（祖先）曾經是細胞。在很久以前，可能有一個名為“線粒體”的細菌遷移到了真核生物中。事實上，今天的線粒體擁有自己的 DNA。它們可以自我複製。這種生物學上的關係，兩個物種互相幫助，被稱為共生。

參考文獻

Gottfried Schatz. The Magic Garden.annu.Rev.Biochem.2007. 76:673-78