线粒体

介绍［|］

线粒体存在于几乎所有类型的人类细胞中，对我们的生存至关重要。线粒体是不同寻常的细胞器。

• 它们充当细胞的动力工厂，被两层膜包围，并有自己的基因组。
• 是否参与了其他任务，如细胞与细胞死亡(即凋亡)之间的信号传递
• 它们独立于它们所在的细胞分裂，这意味着线粒体复制与细胞分裂不耦合。
• 其中一些特征是线粒体的古老祖先遗留下来的，它们很可能是自由生活的原核生物。
• 线粒体分裂是由能量需求刺激的，所以能量需求增加的细胞比能量较低的细胞含有更多的细胞器^[1]

图片:细胞中红色的线粒体。

起源［|］

我们的原始祖先是一种简单的单细胞生物，长期生活在进化的停滞中。然后戏剧性的事情发生了，其中一个细胞吞噬了另一个细胞，并将其奴役为宿主的永久能量来源。

细胞可利用能量的增加推动了更多复杂生物的形成，包括多个细胞、眼睛和大脑。随着这两个物种相互交织在一起(共享一些DNA并分配特定的细胞任务)，它们最终形成了最亲密的生物关系。两个独立的物种合二为一。

• 这些能量奴隶就是线粒体，在你的每一个细胞(红细胞除外)和每一个活着的人体内都有成百上千个线粒体。
• 它们在外观上仍然与它们的细菌起源相似，但我们不能离开它们而生存，它们也不能离开我们。
• 从长颈鹿到棕榈树，从蘑菇到恐龙，每一种复杂的多细胞生物都存在线粒体，这一事实证明了线粒体驱动的进化爆炸^[２]．
• 虽然我们的大部分DNA保存在每个细胞的细胞核中，但线粒体有自己的一组DNA。有趣的是，线粒体DNA (mtDNA)更类似于细菌DNA。mtDNA保存着37个基因中许多蛋白质和其他细胞支持设备的指令。储存在细胞核中的人类基因组包含大约33亿个碱基对，而mtDNA只有不到17000个。
• 与核基因组不同，线粒体基因组很小，呈圆形，使用不同的DNA编码。线粒体基因组通过隐藏在每个卵子的线粒体中，偷偷地跨代传递，因此，只从母亲遗传。这与核基因组不同，核基因组的一半来自你的父亲，另一半来自你的母亲。
• 线粒体所包含的DNA数量远不及编码所有线粒体特异性蛋白质所需的数量，然而，大约10亿年的进化可以解释其逐渐丧失独立性的原因。^[3]

结构［|］

线粒体:

• 小的(在0.75到3微米之间)，在显微镜下看不见，除非染色。
• 与其他细胞器不同的是，它们有两层膜，一层是外层，一层是内部。每个膜都有不同的功能。

线粒体被分裂成不同的隔室或区域，每个隔室或区域起着不同的作用。

一些主要区域包括:

• 外膜:小分子可以自由通过外膜。外层包括一种叫做孔蛋白的蛋白质，它能形成通道，使蛋白质能够交叉。外膜上也有一些[4]．

  函数［|］

  生产能源

  • 线粒体最著名的作用是产生能量(然而，只有大约3%的基因需要使线粒体进入其能量生产设备)。
  • ［5］

  细胞死亡

  • 细胞死亡(凋亡)是生命的重要组成部分。当细胞老化或损坏时，它们就会被清除和破坏。线粒体有助于决定哪些细胞被破坏。
  • 线粒体释放细胞色素C，激活caspase，凋亡过程中破坏细胞的主要酶之一。
  • 由于某些疾病，如癌症，涉及正常细胞凋亡的破坏，线粒体被认为在疾病中发挥作用。

  储存钙

  • 钙对许多细胞过程都是至关重要的。例如，将钙释放回细胞中可引起a[4]．

  线粒体在健康和疾病中的作用［|］

  线粒体被认为是“发电厂”，提供细胞代谢所需的超过90%的ATP。此外，它们还参与细胞代谢和功能的其他方面，参与离子稳态调节、细胞生长、氧化还原状态、细胞信号转导，因此，在细胞生存和细胞死亡机制中发挥关键作用[6]．

  • 由于线粒体在细胞的生命和死亡中起着中心作用，它也参与了许多人类疾病的发病和进展[4]．
  • 在人的一生中，不可避免地会在个体的神经元、肌肉和所有其他细胞的线粒体基因组中发生突变。现在令人信服的工作表明，这些错误的积累可能有助于迟发性退行性疾病的进行性[7]．
  • 另请参阅参考文献［|］
    1. ↑自然线粒体可以从:https://www.nature.com/scitable/topicpage/mitochondria-14053590/(9.1.2021访问)
    2. ↑东有限公司Mitochondia可以从:https://qbi.uq.edu.au/brain/brain-anatomy/mitochondria-what-are-they-and-why-do-we-have-them(9.1.2021访问)
    3. ↑线粒体的进化起源实验生物科学来源:https://www.ruf.rice.edu/~bioslabs/studies/mitochondria/mitorigin.html(9.1.2021访问)
    4. ↑^4.04．14.2今日医学新闻线粒体可以从:https://www.medicalnewstoday.com/articles/320875#structure(9.1.2021访问)
    5. ↑Hickson RC。骨骼肌细胞色素c和肌红蛋白，耐力和训练频率。J:。杂志。1981;51:746-9。
    6. ↑贾多夫S，科兹洛夫AV，卡马拉AK。线粒体在健康和疾病中的作用.2020可从:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7290976/(10.1.2021访问)
    7. ↑QBI线粒体可以从:https://qbi.uq.edu.au/brain/brain-anatomy/mitochondria-what-are-they-and-why-do-we-have-them(accessed10.1.2021)