线粒体
介绍[|]
线粒体存在于几乎所有类型的人类细胞中,它对我们的生存至关重要,就像细胞的发电厂一样。它们被两层膜包围,有自己的基因组。它们还参与其他任务,如细胞之间的信号传递和细胞死亡[1]例如成熟的红细胞一个都没有,而肝细胞可以有2000多个。大约40%的细胞质[2]
虽然线粒体通常被描绘成椭圆形的细胞器,但它们不断地分裂(裂变)和结合(融合)。所以,实际上,这些细胞器以不断变化的网络连接在一起[3]。
起源[|]
我们的原始祖先是一种简单的单细胞生物,生活在进化停滞的长期规律中。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,并奴役了它,使它成为宿主永久的能量来源。
细胞可用能量的增加为更复杂的生物体的形成提供了动力,这些生物体有多个细胞、眼睛和大脑。随着这两个物种相互交织(共享一些DNA并委托特定的细胞任务),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数百甚至数千个线粒体。
线粒体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。线粒体存在于每一种复杂的多细胞生物中,从长颈鹿到棕榈树,从蘑菇到恐龙,这一事实证明,线粒体推动了进化的爆发[4]。
线粒体DNA[|]
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套DNA。有趣的是,线粒体DNA (mtDNA)与细菌DNA更相似。mtDNA拥有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1.7万个碱基对。
与核基因组不同,线粒体基因组很小,呈圆形,并且使用不同的DNA密码。线粒体基因组通过隐藏在每个卵子中的线粒体内,在几代人中偷偷摸摸地传递,因此,只能从母亲那里遗传下来。这与核基因组不同,核基因组一半遗传自父亲,另一半遗传自母亲。线粒体所含的DNA数量远不足以编码所有线粒体特异性蛋白质,然而,10亿年左右的进化可能会导致其逐渐丧失独立性。[2]
结构[|]
线粒体特征很小(在0.75到3微米之间),除非染色,否则在显微镜下是不可见的。
它们有两层膜,一层是外膜,一层是内膜,两层之间有膜间(空间)。每个膜都有不同的功能。
- 外膜:小分子可以自由通过外膜。外部部分包括称为孔蛋白的蛋白质,它形成通道,允许蛋白质通过。外膜也有许多[3]
函数[|]
线粒体最有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)。大多数[5]
其他功能:
- 细胞死亡(细胞凋亡)是生命的重要组成部分。当细胞变老或破碎时,它们就会被清除和破坏。线粒体帮助决定哪些细胞被破坏。线粒体释放细胞色素C,激活半胱天冬酶,半胱天冬酶是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起作用。
- 储存钙:钙对许多细胞过程至关重要。将钙释放回细胞中可以启动a的释放[3]。
线粒体在健康与疾病中的作用[|]
线粒体被认为是“发电厂”,提供细胞代谢所需的90%以上的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、细胞生长、氧化还原状态、细胞信号传导的调节,因此在细胞存活和细胞死亡机制中都起着关键作用[6]。
- 由于线粒体在细胞的生命和死亡中起着核心作用,线粒体也参与了许多人类疾病的发病和进展[3]。
- 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,如[7]。
- 另请参阅参考文献[|]
- ↑自然线粒体可以从:https://www.nature.com/scitable/topicpage/mitochondria-14053590/(9.1.2021访问)
- ↑2.02.1线粒体的实验生物科学进化起源:https://www.ruf.rice.edu/~bioslabs/studies/mitochondria/mitorigin.html(9.1.2021访问)
- ↑3.03.13.23.3今日医学新闻线粒体可以从:https://www.medicalnewstoday.com/articles/320875#structure(9.1.2021访问)
- ↑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)
- ↑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。
- ↑Javadov S, Kozlov AV, Camara AK。线粒体在健康与疾病中的作用.2020可从:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7290976/(10.1.2021访问)
- ↑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)