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    2020-07-12改变教科书内容,UCLA 发现粒线体像特斯拉电池一样採网格方式运作

    改变教科书内容,UCLA 发现粒线体像特斯拉电池一样採网格方式运作

    原本传统上认为真核生物当中的粒线体,一个粒线体就像一颗电池一样运作,供给生物活动所需要的能量。但一项新的研究改写原先的认知,UCLA 学者从驱动特斯拉电动车的电池得到灵感,发现粒线体当中的多个粒线体皱褶,就像特斯拉电池里单一的电池单元一样,多个单元组合成大型电池,改写原先教科书的叙述。

    除了成熟的红血球因没有细胞质而没有粒线体之外,人体每个细胞都有粒线体存在,数量则视细胞种类而定。加州大学洛杉矶分校大卫.葛芬医学院内分泌与药理学教授 Orian Shirihai 博士说:「先前被既定印象影响,认定一个粒线体就是一颗电池,导致没有人重新审视实际状况。」

    或许是加州是特斯拉的大本营,因此能够跨学科刺激新的想像。一颗特斯拉电池因车型差异,具备 5,000~ 7,000 电池单元,带来快速充电,能高效率冷却,还有短时间加速的优点。同样的想法带进细胞层次,粒线体的构造是否像电动车电池一样,其实是由好几个小单元构成的呢?

    Shirihai 自己观察有些种类细胞粒线体不多,但是粒线体呈现长长的形状,并不符合一颗粒腺体就是一颗电池的说法,细胞仍能生产足够的能源,因此开始质疑先前教科书的说法。Shirihai 说:「先前电动车工程师提到有许多小电池单元,比起单一一颗大电池的好处;如果一颗电池坏了,其他颗电池仍然继续工作,整个电池系统仍能运作,而好几个小电池能在需要的时候,提供够高的电流。」

    改变教科书内容,UCLA 发现粒线体像特斯拉电池一样採网格方式运作

    研究人员发现粒线体皱褶构成单独的电力势,就像一颗一颗独立电池,改写原先教科书的说法。

    研究团队运用特别调整过的超高解析度显微镜,一边观察粒线体的内部状况,一边观察胞器内能源生产和电压分布状况。Shirihai 说:「得到的图告诉我们,每个粒线体皱褶在电力势皆独立,运作上就是个别的电池。如果一个粒线体皱褶受损后停止运作,其他的粒线体皱褶仍能维持它们各自的模电力势。」

    Shirihai 笑着说:「当初讨论的那位电动车工程师知道他们是对的可乐了,结果粒线体和特斯拉电池同样由小单元串接而成,趋同演化的例子。」

    除了粒线体代表一颗人体电池,另外还有粒线体皱褶只是增加表面积,增进电化学的进行效率,也在此次研究当中被打破。先前研究者已经知道,如果粒线体皱褶蛋白受损的话,粒线体相当容易受到破坏,如今在新的高解析度影像之下,我们知道原因了,原来是这些在粒线体皱褶的蛋白是充当阻隔用途,才能靠一个一个粒线体皱褶组成单独的生物产电单元,不然就会变成是一个粒线体就是一个超大的电池。

    由于粒线体出毛病,会引起肌肉和神经的问题,而且粒线体与人体老化机制有关。这次研究进一步认识粒线体,进而开发相关的医疗作法。