线粒体 | 细胞器

线粒体（单数：mitochondrion）是< strong>双膜细胞器，与叶绿体和细胞核类似。它们主要存在于真核细胞中，被称为< strong>'细胞的发电站'，因为它们通过细胞呼吸产生 ATP（三磷酸腺苷）。ATP 是一种能量分子或能量来源，为细胞执行各种生化反应提供能量。

线粒体由 Kolliker 在昆虫的飞行肌中发现。'线粒体'一词由 Benda 提出。线粒体和叶绿体（存在于植物细胞中）是唯一含有自身DNA的细胞器。此外，线粒体可以复制，因为它们拥有自己的 DNA（遗传物质）和核糖体来构建蛋白质。由于其复制能力，它也被称为< strong>半自主体。

线粒体的数量

线粒体的数量因细胞的活动而异。如果细胞越活跃，它就会有越多的线粒体。例如，昆虫飞行肌中的细胞可能含有多达 50 万个线粒体，而在巨型变形虫中，其数量可达 5 万个。然而，一些单细胞生物，如衣藻和小球藻，只含有一个线粒体。

线粒体的结构

它通常是盘状或椭圆形的细胞器，由双层膜包围；内线粒体膜和外线粒体膜。这些膜之间的空间称为膜间隙或外腔。而由内膜包围的空间称为内腔。内膜向基质的内表面称为 M 面。而其向外空间的外表面称为 C 面或细胞质面。

外膜是多孔的，含有较少的蛋白质，并且具有渗透性。内膜是折叠的或具有褶皱，它含有更多的蛋白质，并且具有半渗透性。内膜的褶皱称为嵴（单数：crista）。

内腔中的物质称为基质，由于核黄素的存在而呈淡黄色。基质含有细胞呼吸所需的酶。它还富含二价离子，如 Mg²⁺ 离子、Mn²⁺ 离子和 Fe²⁺ 离子。这些离子作为参与细胞呼吸的酶的活化剂。此外，环状 DNA 和核糖体也存在于基质中。它含有 70S 核糖体，与原核生物中发现的核糖体相同。

什么是氧合酶？

它是线粒体中一个重要的结构，存在于线粒体内膜表面。氧合酶也称为 F0-F1 颗粒或基本颗粒。这些结构有助于 ATP 的合成。氧合酶主要存在于内膜表面，尤其是在嵴上。

氧合酶的结构

氧合酶有三个部分，底部或基底部分嵌入膜中。它被称为 F0 颗粒。第二部分从基底延伸，它是一种蛋白质，被称为 F5-F6 颗粒或柄部分。第三部分是膨大的，也是一种蛋白质，附着在柄部分上。它被称为 F1 颗粒或氧合酶的头部。

头部作为 ATP 酶，因此它有助于 ATP 的合成，因此它也被称为 ATP 合成酶。氧合酶的数量也不同，在一个线粒体中可以有 1000 到 100000 个，具体取决于细胞的活动。

线粒体中如何产生 ATP？

内膜中的蛋白质充当电子传递链。当电子通过这个链时，一对质子（H⁺）从基质泵入外腔。因此，由于外空间中质子浓度高，质子倾向于进入基质。

高能质子通过氧合酶。它们从氧合酶的底部进入。当它们到达氧合酶的头部时，它们利用质子的高能将无机磷酸添加到 ADP 中形成 ATP。因此，产生 ATP 所需的能量是在质子从膜间隙沿其梯度返回基质时产生的。

每有一对质子通过氧合酶进入基质，就会合成一个 ATP。头部本身充当酶。这就是线粒体被称为细胞的发电站的原因，而 ATP 正是在线粒体中的氧合酶中合成的。

因此，在线粒体中发生的细胞呼吸将葡萄糖和氧气转化为三磷酸腺苷（ATP）并产生能量。细胞利用这种能量，没有这种能量细胞就无法工作。所以，ATP 被称为细胞的生化能量“货币”。

线粒体的功能

• 线粒体的主要功能是进行细胞呼吸以产生能量。它利用氧气氧化食物并产生能量，这些能量通过细胞呼吸用于形成或产生 ATP（细胞的能量货币），细胞呼吸是一个过程，它从细胞中吸收营养并将其转化为能量，然后细胞利用这些能量执行各种功能。
• 它还将食物或营养物质转化为蛋白质、碳水化合物等分子。
• 它还清除细胞中的废物。肝细胞中的线粒体含有可以解毒氨的酶。
• 它引起细胞质遗传，因为线粒体 DNA 在卵子和精子受精期间从卵子的细胞质传递到受精卵。
• 它是柠檬酸循环或克雷布斯循环发生的场所。
• 它维持钙稳态或细胞中钙离子的浓度。例如，钙离子进出线粒体的流动被称为线粒体钙交换，因此它有助于代谢调节和旧细胞或受损细胞的细胞凋亡（程序性细胞死亡）。
• 它响应各种细胞应激，如热、感染、钙和营养缺乏，释放细胞色素 c 等蛋白质。
• 它还有助于形成血液的某些部分以及雌激素和睾酮等激素。
• 它可以通过质子泄漏进行产热或产生热量。
• 它有助于细胞的生长和增殖。例如，当器官在执行特定任务时承受压力时，线粒体可以增殖以帮助器官。
• 它还有助于合成血红蛋白和肌红蛋白的血红素（含铁部分）。