细胞里的变形金刚——线粒体

作者: 刘梓煌

来源: 中国科学院广州生物医药与健康研究院

发布日期: 2019-02-01 07:30:00

本文介绍了线粒体的结构、功能及其在细胞中的重要作用,以及其动态的融合和分裂过程,线粒体如何为细胞提供能量,并在细胞感受到威胁时扮演的角色。

变形金刚们都在为种群的生存而战斗着,近期的电影里的大黄蜂,身形较其他汽车人小巧,却是拯救整个群体的英雄,个性可萌可刚,深受大家的喜爱。今天介绍的主角与大黄蜂非常像,它小巧玲珑,可以变形,可以发炮,可以通讯,而比起大黄蜂更强大的是,它与它的小伙伴们一起组成了它所处社会的发电网络,真的非常优秀!它就是——线粒体!

在我们熟悉的生物课本里,可以看到线粒体的身影,它确实比大部分细胞器都要小巧,数目也要更多一些。事实上,线粒体的数目比我们想象中的要多很多,轻轻松松就能有成百上千个弟兄们。线粒体被人所熟知的功能就是为细胞提供能量,产生生命活动所需的ATP,今天我们就一起来探索它的其他方面,认识这个重要的小可爱。首先从结构说起。

内膜折叠成嵴增大反应面积,线粒体长得像原核生物,这也是内共生起源学说(线粒体来源于细菌,细菌被真核生物吞噬后,在长期的共生过程中,通过演变,形成了线粒体)的依据之一。线粒体有属于自己的线粒体DNA(mtDNA),可以表达自身的部分蛋白。线粒体内外膜都有一系列的蛋白,介导了线粒体的分裂或融合的过程。

线粒体的融合分裂是高度动态的,这与细胞状态有关,融合和分裂能让弟兄们更有利、更方便的工作,好兄弟就是要互帮互助,共同为组织服务。当线粒体感受到威胁时,可不要小瞧了它。线粒体膜间隙藏有的炸弹细胞色素c,一旦爆发,细胞如无意外将会走向凋亡的命运。除此之外,线粒体还是细胞核的贴心小棉袄,是司令的通信兵,例如在诱导多能干细胞过程中其释放的“线粒体炫”就是其中一种信号,它告诉细胞核是时候该转录翻译了。

令人悲伤的是,线粒体也是会受伤的。当线粒体DNA突变(比例比较低的时候),可以通过融合和分裂共享部分正常的mtDNA。而当线粒体功能异常(无法代偿拯救)或不被大批量需要时,线粒体自噬途径(即线粒体通过特定途径被自噬体包裹后,自噬体与溶酶体结合,线粒体被清除的过程)会被激活,功能异常或冗余的线粒体随即被清除。

到这里,线粒体还有许多秘密没有被展示出来,比如它的代谢方式、属于它自己的独特DNA、线粒体疾病等等。我们只要清楚地知道,它就像我们身体里的大黄蜂,勤勤恳恳、可萌可刚,为细胞不停奋斗着。

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