線粒體:一種細胞器-中文百科頻道

概述

線粒體(mitochondrion)是細胞中制造能量的結構，科學界也給線粒體起了一個别名叫做“power house”，即細胞的發電廠。一個細胞内含有線粒體的數目可以從十幾個到數百個不等，越活躍的細胞含有的線粒體數目越多，如時刻跳動的心髒細胞和經常思考問題的大腦細胞含有線粒體的數目最大，皮膚細胞含有線粒體的數目比較少。

科學家發現農民皮膚細胞的線粒體因常年在室外勞動受到損傷的程度遠遠高于其他室内職業者，線粒體受到損傷，細胞就會缺乏能量而死亡。我們的面部常年暴露在外，時時刻刻都在經受風吹雨打和各種污染顆粒的侵襲，因此面部細胞經常是因為過度的磨難而早夭。

線粒體是1850年發現的，1898年命名。線粒體由兩層膜包被，外膜平滑，内膜向内折疊形成嵴，兩層膜之間有腔，線粒體中央是基質。基質内含有與三羧酸循環所需的全部酶類，内膜上具有呼吸鍊酶系及ATP酶複合體。線粒體是細胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要場所，有細胞"動力工廠"(powerplant)之稱。另外，線粒體有自身的DNA和遺傳體系，但線粒體基因組的基因數量有限，因此，線粒體隻是一種半自主性的細胞器。

在多數細胞中，線粒體均勻分布在整個細胞質中，但在某些些細胞中，線粒體的分布是不均一的，有時線粒體聚集在細胞質的邊緣。在細胞質中，線粒體常常集中在代謝活躍的區域，因為這些區域需要較多的ATP，如肌細胞的肌纖維中有很多線粒體。另外，在精細胞、鞭毛、纖毛和腎小管細胞的基部都是線粒體分布較多的地方。線粒體除了較多分布在需要ATP的區域外，也較為集中的分布在有較多氧化反應底物的區域，如脂肪滴，因為脂肪滴中有許多要被氧化的脂肪。

形态與分布

線粒體一般呈粒狀或杆狀，但因生物種類和生理狀态而異，可呈環形，啞鈴形、線狀、分杈狀或其它形狀。主要化學成分是蛋白質和脂類，其中蛋白質占線粒體幹重的65%-70%，脂類占25%-30%。一般直徑0.5~1μm，長1.5~3.0μm，在胰髒外分泌細胞中可長達10~20μm，稱巨線粒體。數目一般數百到數千個，植物因有葉綠體的緣故，線粒體數目相對較少；肝細胞約1300個線粒體，占細胞體積的20%；單細胞鞭毛藻僅1個，酵母細胞具有一個大型分支的線粒體，巨大變形中達50萬個；許多哺乳動物成熟的紅細胞中無線粒體。通常結合在維管上，分布在細胞功能旺盛的區域。如在肝細胞中呈均勻分布，在腎細胞中靠近微血管，呈平行或栅狀排列，腸表皮細胞中呈兩極性分布，集中在頂端和基部，在精子中分布在鞭毛中區。線粒體在細胞質中可以向功能旺盛的區域遷移，微管是其導軌，由馬達蛋白提供動力。

超微結構

線粒體由内外兩層膜封閉，包括外膜、内膜、膜間隙和基質四個功能區隔。在肝細胞線粒體中各功能區隔蛋白質的含量依次為：基質67%，内膜21%，外8%膜，膜間隙4%。

外膜

(out membrane)含40%的脂類和60%的蛋白質，具有孔蛋白（porin）構成的親水通道，允許分子量為5kDa以下的分子通過，1kDa以下的分子可自由通過。标志酶為單胺氧化酶。

内膜

（inner membrane）含100種以上的多肽，蛋白質和脂類的比例高于3:1。心磷脂含量高（達20%）、缺乏膽固醇，類似于細菌。通透性很低，僅允許不帶電荷的小分子物質通過，大分子和離子通過内膜時需要特殊的轉運系統。如：丙酮酸和焦磷酸是利用H 梯度協同運輸。線粒體氧化磷酸化的電子傳遞鍊位于内膜，因此從能量轉換角度來說，内膜起主要的作用。内膜的标志酶為細胞色素c氧化酶。

膜間隙

(intermembrane space)是内外膜之間的腔隙，延伸至嵴的軸心部，腔隙寬約6-8nm。由于外膜具有大量親水孔道與細胞質相通，因此膜間隙的pH值與細胞質的相似。标志酶為腺苷酸激酶。

基質

（matrix）為内膜和嵴包圍的空間。除糖酵解在細胞質中進行外，其他的生物氧化過程都在線粒體中進行。催化三羧酸循環，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶類均位于基質中，其标志酶為蘋果酸脫氫酶。基質具有一套完整的轉錄和翻譯體系。包括線粒體DNA（mtDNA），70S型核糖體，tRNA 、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸活化酶等。基質中還含有纖維絲和電子密度很大的緻密顆粒狀物質，内含Ca 、Mg 、Zn 等離子

研究曆史

線粒體的研究是從19世紀50年代末開始的。

1857年，瑞士解剖學家及生理學家阿爾伯特·馮·科立克在肌肉細胞中發現了顆粒狀結構。另外的一些科學家在其他細胞中也發現了同樣的結構，證實了科立克的發現。德國病理學家及組織學家理查德·阿爾特曼将這些顆粒命名為“原生粒”（bioblast）并于1886年發明了一種鑒别這些顆粒的染色法。阿爾特曼猜測這些顆粒可能是共生于細胞内的獨立生活的細菌。

1898年，德國科學家卡爾·本達因這些結構時而呈線狀時而呈顆粒狀，所以用希臘語中“線”和“顆粒”對應的兩個詞——“mitos”和“chondros”——組成“mitochondrion”來為這種結構命名，這個名稱被沿用至今。一年後，美國化學家萊昂諾爾·米歇利斯開發出用具有還原性的健那綠染液為線粒體染色的方法，并推斷線粒體參與某些氧化反應。這一方法于1900年公布，并由美國細胞學家埃德蒙·文森特·考德裡推廣。德國生物化學家奧托·海因裡希·沃伯格成功完成線粒體的粗提取且分離得到一些催化與氧有關的反應的呼吸酶，并提出這些酶能被氰化物（如氫氰酸）抑制的猜想。

英國生物學家大衛·基林在1923年至1933年這十年間對線粒體内的氧化還原鍊（redox chain）的物質基礎進行探索，辨别出反應中的電子載體——細胞色素。

沃伯格于1931年因“發現呼吸酶的性質及作用方式”被授予諾貝爾生理學或醫學獎。

美國弗吉尼亞大學最新一項研究表明，動植物細胞中的線粒體其實是寄生細菌，早期寄生細菌可以對動物和植物提供能量，在細胞中作為能量寄生蟲存在，對寄居體十分有益。新一代DNA序列技術解碼18種細菌基因組，這些細菌是線粒體的近親生物。

起源學說

對于線粒體的起源有兩種假說，分别為内共生學說與非内共生學說

内共生學說

該學說認為線粒體起源于被另一個細胞吞噬的線粒體祖先——原線粒體——一種能進行三羧酸循環和電子傳遞的革蘭氏陰性菌。這種好氧細菌是變形菌門下的一個分支，與立克次氏體有密切關系。原線粒體被吞噬後，并沒有被消化，而是與宿主細胞形成了共生關系——寄主可以從宿主處獲得更多營養，而宿主則可使用寄主産生的能量——這種關系增加了細胞的競争力，使其可以适應更多的生存環境。在長期對寄主和宿主都有利的互利共生中，原線粒體逐漸演變形成了線粒體，使宿主細胞中進行的糖酵解和原線粒體中進行的三羧酸循環和氧化磷酸化成功耦合。有研究認為，這種共生關系大約發生在17億年以前，與進化趨異産生真核生物和古細菌的時期幾乎相同。但線粒體與真核生物細胞核出現的先後關系仍存在争議。

現已發現支持内共生學說的證據包括：n遺傳信息轉移：近期的分子生物學和生物信息學的研究發現真核細胞的細胞核中存在可能屬于呼吸細菌或藍細菌的遺傳信息，說明最初的呼吸細菌和藍細菌的大部分基因組在漫長的共進化過程中發生了向細胞核的轉移。n線粒體基因組與細菌基因組具有明顯的相似性：包括1）線粒體擁有自己DNA，其形狀與細菌的環狀DNA類似，無組蛋白結合；2）堿基比例、核苷酸序列、基因結構特征等方面相似，不含5mC；3）線粒體具有自身的DNA聚合酶及RNA聚合酶，能進行獨立的複制與轉錄；4）其mRNA、rRNA的沉降系數與細菌的相似。n線粒體具備獨立、完整的蛋白質合成系統：與真核細胞的蛋白質合成系統相比，線粒體蛋白質合成的多數特征與細菌蛋白質合成系統更相似，包括1）蛋白質合成從N-甲酰甲硫氨酸開始，而真核細胞從甲硫氨酸開始；2）線粒體的核糖體小于真核生物的80S核糖體；3）線粒體、葉綠體、原核生物中存在5SrRNA，而不少真核生物的核糖體中存在5.8SrRNA；4）線粒體中的蛋白質合成因子具有原核生物核糖體的識别特異性，但不能識别細胞質核糖體；5）線粒體mRNA與線粒體核糖體形成多核糖體；6）線粒體、葉綠體上的蛋白質合成可被氯黴素、四環素所抑制，而抑制真核生物蛋白質合成的放線菌酮則對他們無抑制作用；7）線粒體的RNA聚合酶可被原核細胞RNA聚合酶抑制劑利福黴素所抑制，但不被真核細胞RNA聚合酶抑制劑放線菌素D所抑制等。n線粒體分裂方式與細菌相似：線粒體及葉綠體均以缢裂的方式分裂增殖，類似于細菌。n線粒體的膜特性：線粒體外膜與真核細胞内膜相似，線粒體内膜與細菌質膜相似；線粒體内膜的蛋白質/脂質的比例遠大于外膜，與細菌相似。n其他特征：線粒體的磷脂成分、呼吸類型和Cyt c的初級結構均與反硝化副球菌或紫色非硫光合細菌非常接近，暗示線粒體的祖先可能是這兩種菌的一種。n遺傳密碼比較：線粒體的遺傳密碼與變形菌門細菌的遺傳密碼更為相似；n不足之處：n從進化角度，如何解釋在代謝上明顯占優勢的共生體反而将大量的遺傳信息轉移到宿主細胞中？n不能解釋細胞核是如何進化來的，即原核細胞如何演化為真核細胞？n線粒體和葉綠體的基因組中存在内含子，而真細菌原核生物基因組中不存在内含子，如果同意内共生起源學說的觀點，那麼線粒體和葉綠體基因組中的内含子從何發生？

非内共生學說

非内共生學說又稱為“細胞分化學說”，認為線粒體的發生是由細胞膜或内質網膜等生物膜系統中的膜結構演變而來的。非内共生學說有幾種模型，主流的模型認為在細胞進化的最初階段，原核細胞基因組複制後并不伴有典型的無絲分裂，而是拟核附近的細胞膜内陷形成雙層膜，将其中一個基因組包圍、隔離，進而發生細胞分裂。未分裂出來的子細胞則緩慢演化為細胞核、線粒體和葉綠體等高度特化的細胞結構。n不足之處：n實驗證據不多n無法解釋為何線粒體、葉綠體與細菌在DNA分子結構和蛋白質合成性能上有那麼多相似之處n對線粒體和葉綠體的DNA酶、RNA酶和核糖體的來源也很難解釋。n真核細胞的細胞核能否起源于細菌的核區？

增殖

線粒體的增殖是通過已有的線粒體的分裂，有以下幾種形式：

1、間壁分離，分裂時先由内膜向中心皺褶，将線粒體分類兩個，常見于鼠肝和植物産生組織中

2、收縮後分離，分裂時通過線粒體中部缢縮并向兩端不斷拉長然後分裂為兩個，見于蕨類和酵母線粒體中。

3、出芽，見于酵母和藓類植物，線粒體出現小芽，脫落後長大，發育為線粒體。

特性

線粒體是對各種損傷最為敏感的細胞器之一。在細胞損傷時最常見的病理改變可概括為線粒體數量、大小和結構的改變：

1、數量的改變線粒體的平均壽命約為10天。衰亡的線粒體可通過保留的線粒體直接分裂為二予以補充。在病理狀态下，線粒體的增生實際上是對慢性非特異性細胞損傷的适應性反應或細胞功能升高的表現。例如心瓣膜病時的心肌線粒體、周圍血液循環障礙伴間歇性跛行時的骨骼肌線粒體的呈增生現象。

線粒體數量減少則見于急性細胞損傷時線粒體崩解或自溶的情況下，持續約15分鐘。慢性損傷時由于線粒體逐漸增生，故一般不見線粒體減少（甚至反而增多）。此外，線粒體的減少也是細胞未成熟和（或）去分化的表現。

2、大小改變細胞損傷時最常見的改變為線粒體腫大。根據線粒體的受累部位可分為基質型腫脹和嵴型腫脹二種類型，而以前者為常見。基質型腫脹時線粒體變大變圓，基質變淺、嵴變短變少甚至消失。在極度腫脹時，線粒體可轉化為小空泡狀結構。此型腫脹為細胞水腫的部分改變。光學顯微鏡下所謂的濁腫細胞中所見的細顆粒即腫大的線粒體。嵴型腫較少見，此時的腫脹局限于嵴内隙，使扁平的嵴變成燒瓶狀乃至空泡狀，而基質則更顯得緻密。嵴型腫脹一般為可複性，但當膜的損傷加重時，可經過混合型而過渡為基質型。

線粒體為對損傷極為敏感的細胞器，其腫脹可由多種損傷因子引起，其中最常見的為缺氧；此外，微生物毒素、各種毒物、射線以及滲透壓改變等亦可引起。但輕度腫大有時可能為其功能升高的表現，較明顯的腫脹則恒為細胞受損的表現。但隻要損傷不過重、損傷因子的作用不過長，腫脹仍可恢複。

線粒體的增大有時是器官功能負荷增加引起的适應性肥大，此時線粒體的數量也常增多，例如見于器官肥大時。反之，器官萎縮時，線粒體則縮小、變少。

3、結構的改變線粒體嵴是能量代謝的明顯指征，但嵴的增多未必均伴有呼吸鍊酶的增加。嵴的膜和酶平行增多反映細胞的功能負荷加重，為一種适應狀态的表現；反之，如嵴的膜和酶的增多不相平行，則是胞漿适應功能障礙的表現，此時細胞功能并不升高。

在急性細胞損傷時（大多為中毒或缺氧），線粒體的嵴被破壞；慢性亞緻死性細胞損傷或營養缺乏時，線粒體的蛋白合成受障，以緻線粒體幾乎不再能形成新的嵴。

根據細胞損傷的種類和性質，可在線粒體基質或嵴内形成病理性包含物。這些包含物有的呈晶形或副晶形（可能由蛋白構成），如在線粒體性肌病或進行性肌營養不良時所見，有的呈無定形的電子緻密物，常見于細胞趨于壞死時，乃線粒體成分崩解的産物（脂質和蛋白質），被視為線粒體不可複性損傷的表現。線粒體損傷的另一種常見改變為髓鞘樣層狀結構的形成，這是線粒體膜損傷的結果。

衰亡或受損的線粒體，最終由細胞的自噬過程加以處理并最後被溶酶體酶所降解消化。

功能

能量轉化

線粒體是真核生物進行氧化代謝的部位，是糖類、脂肪和氨基酸最終氧化釋放能量的場所。線粒體負責的最終氧化的共同途徑是三羧酸循環與氧化磷酸化，分别對應有氧呼吸的第二、三階段。細胞質基質中完成的糖酵解和在線粒體基質中完成的三羧酸循環在會産還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（reduced nicotinarnide adenine dinucleotide，NADH）和還原型黃素腺嘌呤二核苷酸（reduced flavin adenosine dinucleotide，FADH2）等高能分子，而氧化磷酸化這一步驟的作用則是利用這些物質還原氧氣釋放能量合成ATP。在有氧呼吸過程中，1分子葡萄糖經過糖酵解、三羧酸循環和氧化磷酸化将能量釋放後，可産生30-32分子ATP（考慮到将NADH運入線粒體可能需消耗2分子ATP）。如果細胞所在環境缺氧，則會轉而進行無氧呼吸。此時，糖酵解産生的丙酮酸便不再進入線粒體内的三羧酸循環，而是繼續在細胞質基質中反應（被NADH還原成乙醇或乳酸等發酵産物），但不産生ATP。所以在無氧呼吸過程中，1分子葡萄糖隻能在第一階段産生2分子ATP。

三羧酸循環

糖酵解中生成的每分子丙酮酸會被主動運輸轉運穿過線粒體膜。進入線粒體基質後，丙酮酸會被氧化，并與輔酶A結合生成CO2、還原型輔酶Ⅰ和乙酰輔酶A。乙酰輔酶A是三羧酸循環（也稱為“檸檬酸循環”或“Krebs循環”）的初級底物。參與該循環的酶除位于線粒體内膜的琥珀酸脫氫酶外都遊離于線粒體基質中。在三羧酸循環中，每分子乙酰輔酶A被氧化的同時會産生起始電子傳遞鍊的還原型輔因子（包括3分子NADH和1分子FADH2）以及1分子三磷酸鳥苷（GTP）。

氧化磷酸化

NADH和FADH2等具有還原性的分子（在細胞質基質中的還原當量可從由逆向轉運蛋白構成的蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統或通過磷酸甘油穿梭作用進入電子傳遞鍊）在電子傳遞鍊裡面經過幾步反應最終将氧氣還原并釋放能量，其中一部分能量用于生成ATP，其餘則作為熱能散失。在線粒體内膜上的酶複合物（NADH-泛醌還原酶、泛醌-細胞色素c還原酶、細胞色素c氧化酶）利用過程中釋放的能量将質子逆濃度梯度泵入線粒體膜間隙。雖然這一過程是高效的，但仍有少量電子會過早地還原氧氣，形成超氧化物等活性氧（ROS），這些物質能引起氧化應激反應使線粒體性能發生衰退。

當質子被泵入線粒體膜間隙後，線粒體内膜兩側便建立起了電化學梯度，質子就會有順濃度梯度擴散的趨勢。質子唯一的擴散通道是ATP合酶（呼吸鍊複合物V）。當質子通過複合物從膜間隙回到線粒體基質時，電勢能被ATP合酶用于将ADP和磷酸合成ATP。這個過程被稱為“化學滲透”，是一種協助擴散。彼得·米切爾就因為提出了這一假說而獲得了1978年諾貝爾獎。1997年諾貝爾獎獲得者保羅·博耶和約翰·瓦克闡明了ATP合酶的機制。

儲存鈣離子

線粒體可以儲存鈣離子，可以和内質網、細胞外基質等結構協同作用，從而控制細胞中的鈣離子濃度的動态平衡。線粒體迅速吸收鈣離子的能力使其成為細胞中鈣離子的緩沖區。在線粒體内膜膜電位的驅動下，鈣離子可由存在于線粒體内膜中的單向運送體輸送進入線粒體基質；排出線粒體基質時則需要鈉-鈣交換蛋白的輔助或通過鈣誘導鈣釋放（calcium-induced-calcium-release，CICR）機制。在鈣離子釋放時會引起伴随着較大膜電位變化的“鈣波”（calcium wave），能激活某些第二信使系統蛋白，協調諸如突觸中神經遞質的釋放及内分泌細胞中激素的分泌。線粒體也參與細胞凋亡時的鈣離子信号轉導。

其他功能

除了合成ATP為細胞提供能量等主要功能外，線粒體還承擔了許多其他生理功能。

·調節膜電位并控制細胞程序性死亡：當線粒體内膜與外膜接觸位點處生成了由己糖激酶（細胞質基質蛋白）、外周苯并二氮受體和電壓依賴陰離子通道（線粒體外膜蛋白）、肌酸激酶（線粒體膜間隙蛋白）、ADP-ATP載體（線粒體内膜蛋白）和親環蛋白D（線粒體基質蛋白）等多種蛋白質組成的通透性轉變孔道（PT孔道）後，會使線粒體内膜通透性提高，引起線粒體跨膜電位的耗散，從而導緻細胞凋亡。線粒體膜通透性增加也能使誘導凋亡因子（AIF）等分子釋放進入細胞質基質，破壞細胞結構。

·細胞增殖與細胞代謝的調控；

·合成膽固醇及某些血紅素。

線粒體的某些功能隻有在特定的組織細胞中才能展現。例如，隻有肝髒細胞中的線粒體才具有對氨氣（蛋白質代謝過程中産生的廢物）造成的毒害解毒的功能

病理

線粒體是對各種損傷最為敏感的細胞器之一。在細胞損傷時最常見的病理改變可概括為線粒體數量、大小和結構的改變：

數量的改變

線粒體的平均壽命約為10天。衰亡的線粒體可通過保留的線粒體直接分裂為二予以補充。在病理狀态下，線粒體的增生實際上是對慢性非特異性細胞損傷的适應性反應或細胞功能升高的表現。例如心瓣膜病時的心肌線粒體、周圍血液循環障礙伴間歇性跛行時的骨骼肌線粒體的呈增生現象。

大小改變

細胞損傷時最常見的改變為線粒體腫大。根據線粒體的受累部位可分為基質型腫脹和嵴型腫脹二種類型，而以前者為常見。基質型腫脹時線粒體變大變圓，基質變淺、嵴變短變少甚至消失（圖1－9）。在極度腫脹時，線粒體可轉化為小空泡狀結構。此型腫脹為細胞水腫的部分改變。光學顯微鏡下所謂的濁腫細胞中所見的細顆粒即腫大的線粒體。嵴型腫較少見，此時的腫脹局限于嵴内隙，使扁平的嵴變成燒瓶狀乃至空泡狀，而基質則更顯得緻密。嵴型腫脹一般為可複性，但當膜的損傷加重時，可經過混合型而過渡為基質型。

結構的改變

線粒體嵴是能量代謝的明顯指征，但嵴的增多未必均伴有呼吸鍊酶的增加。嵴的膜和酶平行增多反映細胞的功能負荷加重，為一種适應狀态的表現；反之，如嵴的膜和酶的增多不相平行，則是胞漿适應功能障礙的表現，此時細胞功能并不升高。

根據細胞損傷的種類和性質，可在線粒體基質或嵴内形成病理性包含物。這些包含物有的呈晶形或副晶形（可能由蛋白構成），如在線粒體性肌病或進行性肌營養不良時所見,有的呈無定形的電子緻密物，常見于細胞趨于壞死時，乃線粒體成分崩解的産物（脂質和蛋白質），被視為線粒體不可複性損傷的表現。線粒體損傷的另一種常見改變為髓鞘樣層狀結構的形成，這是線粒體膜損傷的結果。

衰亡或受損的線粒體，最終由細胞的自噬過程加以處理并最後被溶酶體酶所降解消化。

線粒體與衰老

線粒體是直接利用氧氣制造能量的部位，90%以上吸入體内的氧氣被線粒體消耗掉。但是，氧是個“雙刃劍”，一方面生物體利用氧分子制造能量，另一方面氧分子在被利用的過程中會産生極活潑的中間體（活性氧自由基）傷害生物體造成氧毒性。生物體就是在不斷地與氧毒性進行鬥争中求得生存和發展的，氧毒性的存在是生物體衰老的最原初的原因。線粒體利用氧分子的同時也不斷受到氧毒性的傷害，線粒體損傷超過一定限度，細胞就會衰老死亡。生物體總是不斷有新的細胞取代衰老的細胞以維持生命的延續，這就是細胞的新陳代謝。

線粒體與美容

保持線粒體完好無損就是保持了細胞的活力，擁有健康的肌膚細胞就是留住了青春。這個道理隻有細細的品味，才能從中受益。皮膚細胞的新陳代謝就是自然的皮膚更新過程，新陳代謝旺盛細胞更新速率就快，總有一些新生的細胞出現在臉上，才有美麗青春的魅力。

線粒體與疾病

人類線粒體出現問題會導緻線粒體病，線粒體病是一大類遺傳代謝病，線粒體病主要包括：母系遺傳Leigh綜合征，線粒體肌病，多系統疾病、心肌病、進行性眼外肌麻痹，Leer遺傳性視神經病，線粒體肌病，肌病，糖尿病和耳聾、共濟失調舞蹈病、細胞外基質慢性遊走性紅斑、進行性眼外肌麻痹、肌紅蛋白尿電機神經元疾病，鐵粒幼細胞貧血、MERRF-線粒體肌病、肌陣攣（癫痫）、線粒體腦肌病、、MERRF、線粒體肌病、共濟失調并發色素性視網膜炎、，家族性雙側紋狀體壞死、共濟失調并發色素性視網膜炎、家族性雙側紋狀體壞死、骨骼肌溶解症、嬰兒猝死綜合征等等疾病。

線粒體病遺傳方式複雜，導緻疾病的原因主要由核基因和線粒體基因造成，臨床表現複雜，确切病因的診斷十分困難，往往通過大分子酶學活性檢測分析并結合遺傳學基因分析的雙重手段确定病因。

線粒體基因組屬于母系遺傳，為了避免新生兒缺陷，産前媽媽的線粒體基因組分析十分必要。

線粒體實驗

染色觀察

線粒體——示教：3号片

小狗胰髒，Regaud氏液固定，石蠟切片，鐵蘇木素染色。

線粒體用鐵蘇木素染色呈黑色，分布于核周圍的細胞質中，線粒體在高倍鏡下呈粒狀、線狀或短棒狀，或直或曲，輪廓鮮明。

胰髒的分泌細胞呈錐形，核大而圓，位于細胞中央，細胞遊離端聚集有許多大而圓的黑色顆粒為分泌顆粒。

提取觀察

線粒體是細胞中重要的細胞器，存在于絕大多數生活細胞中，它的主要功能是提供細胞内各種物質代謝所需要的能量。正由于這樣，對線粒體膜，呼吸鍊酶及線粒體DNA等成分的結構，功能以及物理化學性質的研究已經成為細胞生物學研究中的重要課題，所以提取線粒體的技術已經成為線粒體研究中必不可少的手段，線粒體大量存在于代謝旺盛的細胞中，如動物的心肌，肝，腎等器官和組織的細胞中，大量置備線粒體就是從這些器官組織中提取，當所用樣品較少時（如電鏡和光鏡的觀察）可采用從組織培養細胞中提取，本實驗就是介紹兩種材料制備用于光鏡觀察的線粒體。

一、目的與要求

了解提取線粒體的基本原理及其過程，通過光學顯微鏡的觀察了解體外分離的線粒體的一般形态

二、基本原理

線粒體具有完整的結構，一定的大小和質量，低溫條件下在等滲液中破碎細胞，差速離心後，獲得線粒體。經活性染料健那綠Janus green B染色，線粒體呈淺藍色。

三、實驗内容

1．線粒體的分離提取 2. 鼠肝的勻漿制備 3. 線粒體的活體染色

四、實驗步驟

（一）動物組織線粒體的分離，提取與觀察

顯微鏡檢查：将1%Janus green B溶液按1:1比例加入線粒體懸液中，在室溫或水浴中染15~20分鐘，用吸管吸取一滴線粒體懸液，滴于載玻片上，加蓋玻片後，放顯微鏡下進行觀察，線粒體為藍綠色圓形顆粒。

2．組織培養細胞的線粒體的提取與觀察

五、操作中應該注意的問題

1．整個操作過程為保證線粒體的完整，應盡量使操作時的環境如溫度（0—4℃），pH (7.0左右）保持恒定，同時盡可能短操作時間。