线粒体：定义、结构和功能 _蛋白质

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活生物体的真核细胞不断地进行大量的化学反应来生存、生长、繁殖和抵抗疾病。
所有这些过程都需要细胞水平的能量。参与任何这些活动的每个细胞都从线粒体中获取能量，线粒体是充当细胞发电站的微小细胞器。线粒体的单数是线粒体。
在人类中，红血球等细胞没有这些微小的细胞器，但大多数其他细胞都有大量的线粒体。例如，肌肉细胞可能有数百甚至数千个来满足它们的能量需求。
几乎每一个移动、生长或思考的生物都有线粒体在背景中，产生必要的化学能。
线粒体的结构线粒体是由双层膜包围的膜结合细胞器。

它们具有包围细胞器的光滑外膜和折叠的内膜。内膜的褶皱称为嵴，其单数是嵴，褶皱是产生线粒体能量的反应发生的地方。
内膜包含一种称为基质的流体，而位于两个膜之间的膜间空间也充满了流体。
由于这种相对简单的细胞结构，线粒体只有两个独立的操作体积：内膜内的基质和膜间空间。他们依靠两卷之间的转移来发电。
为了提高效率并最大限度地发挥能量产生潜力，内膜折叠深入到基质中。
结果，内膜具有大的表面积，并且基质的任何部分都没有远离内膜折叠。褶皱和大表面积有助于线粒体功能，增加基质和跨内膜的膜间空间之间的潜在转移速率。
为什么线粒体很重要？虽然单细胞最初在没有线粒体或其他膜结合细胞器的情况下进化，但复杂的多细胞生物和哺乳动物等温血动物基于线粒体功能从细胞呼吸中获取能量。
高能量功能，例如心肌或鸟类翅膀，具有高浓度的线粒体，可提供所需的能量。
通过其 ATP 合成功能，肌肉和其他细胞中的线粒体产生体温，以使温血动物保持稳定的温度。正是线粒体的这种集中的能量生产能力使高等动物的高能活动和产热成为可能。
线粒体功能线粒体中的能量产生循环依赖于电子传递链以及柠檬酸或三羧酸循环。

分解碳水化合物（例如葡萄糖）以产生 ATP 的过程称为分解代谢。葡萄糖氧化产生的电子沿着包括柠檬酸循环的化学反应链传递。
来自还原-氧化或氧化还原反应的能量用于将质子转移出发生反应的基质。线粒体功能链中的最后一个反应是细胞呼吸中的氧气被还原形成水。反应的最终产物是水和 ATP 。
负责线粒体能量产生的关键酶是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD)、腺苷二磷酸 (ADP) 和黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 。
它们共同帮助将质子从基质中的氢分子转移到线粒体内膜。这会在膜上产生化学和电势，质子通过酶 ATP 合酶返回基质，导致磷酸化和三磷酸腺苷 (ATP) 的产生。
ATP 合成和 ATP 分子是细胞中能量的主要载体，可被细胞用于生产生物体所需的化学物质。
除了作为能量生产者之外，线粒体还可以通过释放钙来帮助细胞间信号传导。
线粒体有能力将钙储存在基质中，并在某些酶或激素存在时释放它。因此，产生这种触发化学物质的细胞可能会看到线粒体释放的钙含量升高的信号。
总体而言，线粒体是活细胞的重要组成部分，有助于细胞相互作用、分布复杂的化学物质并产生构成所有生命能量基础的 ATP 。
线粒体内外膜线粒体双膜对内外膜和两膜具有不同的功能，由不同的物质组成。
线粒体外膜包裹着膜间空间的液体，但它必须允许线粒体需要的化学物质通过它。线粒体产生的能量储存分子必须能够离开细胞器并将能量传递给细胞的其他部分。
为了进行这种转移，外膜由磷脂和称为孔蛋白的蛋白质结构组成，孔蛋白在膜表面留下微小的孔或孔。
膜间空间包含具有与构成周围细胞的流体的胞质溶胶相似的组成的流体。
ATP合成产生的小分子、离子、营养物质和携带能量的ATP分子可以穿透外膜，在膜间隙的液体和胞质溶胶之间过渡。
内膜结构复杂，含有酶、蛋白质和脂肪，只允许水、二氧化碳和氧气自由通过膜。
其他分子，包括大蛋白质，可以穿透膜，但只能通过限制它们通过的特殊转运蛋白。由嵴褶皱引起的内膜的大表面积为所有这些复杂的蛋白质和化学结构提供了空间。