科学家对细胞线粒体的假设是错误的 - 它们更像是特斯拉电池组

时间：2021-08-21 11:52:03 来源：

线粒体（红色）是大多数细胞中发现的细胞器。它们产生了细胞的化学能。

多年来，科学家们假设线粒体 - 生物细胞的能源产生中心 - 工作就像家用电池一样，从单个室内或细胞内的化学反应产生能量。现在，UCLA研究人员已经表明，线粒体是由许多唯一的生物电单元组成，该算法在阵列中产生能量，类似于特斯拉电动车电池，该电动车电池包装成千上万的电池单元以安全地管理能量并提供快速访问对非常高的电流。

“之前没有人看过这个，因为我们被锁定为这种思维方式;这一假设是一个线粒体意味着一个电池，“在2019年10月14日发布的大卫·佩芬医学院的内分泌和药理学教授，在2019年10月14日发表的研究。在加利福尼亚州发生的情况也不巧合，电动汽车革命在加利福尼亚大学洛杉矶校区的各地都有影响。

线粒体是一种组织细胞器 - 微小结构，可在细胞内执行特定功能。人体中的所有细胞，除了红细胞，含有一种或多种 - 有时几千线粒体。这些细胞器具有光滑的外膜和皱纹的内膜，其具有折叠，称为嵴，朝向线粒体的中心延伸。到目前为止，研究人员认为内膜的皱纹纹理的目的只是为了增加能量产生的表面积。

“电动汽车工程师告诉我有许多小电池单元而不是一个大电池的优势;如果一个单元格发生的事情，系统可以继续工作，并且多个小电池可以在需要时提供非常高的电流，“Shirihai说。

例如，特斯拉车辆由5,000至7,000个小电池单元供电，具体取决于汽车模型。小电池，布置在大电网中，让车辆快速充电，有效地冷却并快速使用大量的功率来加速。

使用常规显微镜的Shirihai一直看到细胞用少数非常长的线粒体功能良好，这与许多小电池的想法不符。他开始怀疑每个线粒体是否真的是一个大电池。

Shirihai和同事面临着一种艰难的挑战，开发一种在以前从未见过的分辨率映射线粒体膜上的电压映射线粒体上的电压。两名学生，Dane Wolf和Mayuko Segawa，优化了一种高分辨率显微镜的形式，可视化线粒体内部，并在细胞器内观察能量生产和电压分布。

“这张照片告诉我们的是，这些嵴中的每一个都是电气独立的，作为自主电池的运作，”Shirihai说。“一个嵴可能会受到损坏并停止运作，而其他嵴保持其膜潜力。”

在每个嵴之间，在线粒体内膜向外回落的情况下，蛋白质簇形成每个嵴的界限。研究人员知道没有这些蛋白质，线粒体对损坏更敏感。现在，Shirihai解释了原因：蛋白质通常遍布每个臀部的邻居，用作电绝缘体。在缺乏那些蛋白质的细胞中，Shirihai发现每个线粒体成为一个巨大的电池。

“我最初谈过的电池专家非常兴奋，听到他们是对的，”Shirihai说。“事实证明，线粒体和特斯拉斯凭借了许多小电池，是一种会聚演化的情况。”

研究人员表示，该发现可能有助于导致对线粒体，疾病和医疗并发症的角色的新了解。作者注意到许多医疗状况与嵴结构中的严重扰动有关。

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Shirihai博士是本文的联合同意作者，以及Marc Liesa，UCLA助理医学教授。狼和segawa是第一个作者。

该研究的资金是由国家疾病研究所，国家糖尿病和消化和肾脏疾病研究所，Deutsche Forschungsgemeinschaft和Heinrich Heine University杜塞尔多夫提供资金。

参考：“在同一线粒体内的近嵴显示不同的膜电位，并且在功能独立”中
，通过Dane M Wolfmayuko Segawa，Arun Kumar Kondadi，Ruchika Anand，Sean T Bailey，Andreas S Reichert，Alexander M van der Bliek，David B Shackelford，Marc Liesa和Orian S Shirihai，2019年10月14日，Embo journal.doi：
10.15252 / emmj.2018101056

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