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线粒体

来自哺乳动物肺组织的两个线粒体，通过电子显微镜显示它们的基质和膜

线粒体（单数：线粒体）是细胞的“发电机”。它们吸收氧气并产生二氧化碳以及 ATP，这是大多数细胞活动所需的燃料。因为它们吸收氧气并释放 CO₂，所以很容易认为它们“呼吸”。事实上，这个过程有一个与呼吸非常相似的名称，即细胞呼吸 - 细胞的呼吸。

线粒体被两层（膜）覆盖。外层光滑且圆形。内层多次折叠，以允许最大可能的细胞呼吸面积。在这个内膜中，存在许多对细胞呼吸至关重要的蛋白质。

科学家如何了解它的特征

线粒体直径约为几微米。虽然可以用光学显微镜看到它们，但无法确定它们在细胞中的作用。

因此，科学家会分解细胞，将其部分放入离心机（一种旋转设备，用于分离不同的物质，即较重的物体离中心更远）。当他们分离出线粒体时，他们会对它进行许多化学反应，以观察它能做什么。他们发现它吸收氧气，产生二氧化碳和 ATP！一些没有线粒体的真核生物无法消耗氧气。他们甚至发现这种物质是致命的。

最近发现的秘密

线粒体是我们细胞中的动力工厂，因为它们会编程细胞死亡。线粒体还参与信号转导网络；响应来自外部的信号并发出自身的信号。最近发现了一些事实。首先，线粒体编码的 DNA 不寻常。它们的 DNA 可以复制、转录并形成核体。其次，线粒体和细胞核可以相互交流。细胞核通过输入蛋白与线粒体交流，但目前尚不清楚线粒体如何回应细胞核。第三，线粒体重新定位蛋白质。线粒体膜间隙可以氧化来自巯基的二硫键，即使周围环境处于高度还原状态。ATP 的自由能使蛋白质从线粒体 70-kDa 热量中脱离，并利用水解将蛋白质移动到线粒体内膜。第四，线粒体可以通过一些蛋白质（机器）进行分裂和融合。每两个线粒体膜都有自己的形状变化机器，可以自行分裂和融合。最后，我们的身体仍然有来自线粒体 DNA 的母系遗传基因。线粒体专门化其能量，而线粒体的 DNA 是母系的。线粒体 DNA 的这种单亲遗传有助于确保避免对编码亚基的有害突变；氧化磷酸化系统通过核编码的伙伴亚基的适应性突变进行共同优化。关于线粒体还有更多科学见解需要发现。

进化的旅程

如果你还记得，我们说过线粒体（祖先）曾经是细胞。在很久以前，可能有一个名为“线粒体”的细菌迁移到了真核生物中。事实上，今天的线粒体拥有自己的 DNA。它们可以自我复制。这种生物学上的关系，两个物种互相帮助，被称为共生。

参考文献

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