去它们都被当作未知细胞元素,不知道它重要作用。直到20世纪50年代,线粒体研究才活跃起来,并取得丰硕成果。这领域突然得到众多关注,5年内有1000篇论文发表。
人们再次对人类非凡创造力和解开线粒体之谜耐心感到敬畏。试想下,这小颗粒,即使用显微镜放大300倍也看不到。现在竟然有技术可以分离这种颗粒,并把它拆分,分析其构成,确定它们极其复杂功能,真是令人难以想象。这切都是电子显微镜和生化学家高超技术功劳。
现在们知道,线粒体是个个微小酶包裹体,是包含氧化过程所需各种酶混合体,这些酶精确而有序地排列在线粒体壁和隔层上。线粒体就像个“动力室”,大部分能量生产反应都在这里发生。氧化初步环节在细胞质中完成后,燃料分子就进入线粒体。氧化过程就在这里完成,大量能量也是从这里释放。
如果不是为如此重要结果,线粒体中氧化作用不停转动轮子就失去其意义。氧化循环每阶段产生能量通常被生物学家称作ATP(三磷酸腺酐),种包含三种磷酸盐分子。ATP之所以能提供能量,是因为ATP可以将其所含种磷酸盐转化成其他物质,在此过程中电子来回高速运动产生能量。因此,在肌肉细胞中,当末端组磷酸盐输送至收缩肌肉时,收缩能量就产生。接着,产生另个循环——循环之中循环:ATP分子送出组磷酸盐,保留剩余两种,生成二磷酸盐分子ADP。随着轮子继续转动,另外种磷酸盐又会补充进来,于是ATP得到恢复。这就像们使用蓄电池样,ATP是充满电电池,ADP是放电电池。
从微生物到人类,ATP普遍地为所有生物提供能量。它可以为肌肉细胞提供机械能,也可以为神经细胞提供电能。精子细胞,即将变成青蛙、鸟或婴儿受精卵,产生荷尔蒙细胞,都由ATP提供能量。ATP部分能量会在线粒体中消耗,但是大部分能量会立即输送至细胞,为其他活动提供能量。细胞中线粒体位置有利于其发挥作用,它们位置可以保证将能量精确输送至需要地方。在肌肉细胞中,它们聚集在收缩纤维周围;在神经细胞中,它们处在与另个细胞结合点,为神经冲动提供能量;在精子细胞中,它们集中在推进尾与前端连接地方。
氧化过程中耦合就是电池充电过程,期间ADP和个自由磷酸盐组结合成为ATP——这种紧密连接叫作耦联酸磷化。如果结合变成非耦合,也就不会产生可用能量。呼吸还会继续,但是不会有能量产生。细胞就会变成个空转发动机,会产生热量但没有能量产出。因此,肌肉不能再收缩,神经冲动也不能传递。精子到达不其目地,受精卵难以完成复杂分化和成长。非耦合后果对从胚胎
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