線粒體的起源與特點

線粒體是細胞中的一種亞細胞器，它幾乎是所有具有細胞結構的單細胞生物或者多細胞生物細胞中所共有的一種細胞器（病毒生命體、籃氏賈第鞭毛蟲、溶組織內阿米巴和幾種微孢子蟲不具有）。有假說（內共生假說）表示，線粒體是原始的前真核生物透過吞噬好氧性細菌並在進化中演化出與前真核生物長期共生而形成的。線粒體與葉綠體一樣都具有雙層膜結構，而且有自己獨立的遺傳與表達系統——他們都有一個環狀的DNA分子與蛋白的合成系統。所以，線粒體也因此成為半自主細胞器。

線粒體作為一個亞細胞器具有多種功能，但最被人所知的是其“能量工廠”的功能，鼎鼎有名的三羧酸迴圈就是線上粒體裡進行，這個代謝途徑的一個重要產物就是腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)---一種不穩定的高能化合物。ATP是細胞內的能量貨幣，耗能的生化反應進行時，就需要ATP水解將高能磷酸鍵能量傳遞到生化反應的底物中。所以，若一下細胞中的ATP供應出現了問題，那麼人體的機能肯定會出現狀況。

我們從小就聽說萬物生長靠太陽，這句話的本質就是太陽轉化為化學能。綠色植物在進行光合作用時，就是將光能轉化成化學能儲存在碳水化合物的過程。而碳水化合物中的能量就是透過ATP作為儲存和傳遞媒介，最終儲存在其他生物大分子中。那麼植食動物直接將植物的物質與能量一起攝入，透過消化吸收轉化為自身的物質與能量。肉食動物進一步攝取轉化，而動植物死亡後的有機體被微生物利用。那麼所有這些物質與能量在食物鏈上生命體之間傳遞都是要藉助ATP來協助完成的。可見ATP的重要性，那麼產生ATP的工廠——線粒體的作用就不言而喻了！

在回答這個問題前，先給大家介紹一個理科生眾所周知的事實：生物體裡的所有生命活動都是需要能量才能進行的。我們平時透過吃飯喝飲料等攝取的糖類，脂肪和蛋白質等只是提供能量的來源，本身是不能作為能量的。能量和物質是可以互相轉化的，但不是一回事。參見愛因斯坦的質能方程（扯遠了）。

在細胞層面，能量是透過對糖類等的降解，將ADP，NAD+，NADP+等轉化成為ATP，NADH，NADPH等才能在細胞中儲存。當細胞需要運用能量時，細胞透過有氧呼吸或無氧呼吸作用，再將ATP，NADH，NADPH等轉化為ADP，NAD+，NADP+，同時釋放能量。這些能量被細胞利用。而線粒體，就是這些轉化發生的場所。它為這些轉化提供空間及反應所需的各種酶。如果沒有線粒體，這些反應無法發生，也就無法產生釋放能量。就像沒有電的機器，沒有線粒體的生命就像沒有了電力的機器，將沒有任何生命活動，所以將線粒體稱為生命的發動機一點都不為過。

至於這些物質如何轉化，需要哪些酶的參與，這裡就先不說了，有興趣的可以翻翻高中生物書及本科的生物化學課本，或者其他帖子。

提個有趣的知識點：線粒體以及植物中的葉綠體其實最早都是寄生細菌。在寄主細胞內與寄主共生，由於彼此提供雙方所需的物質，從而經過長期的進化，融為一體，成為細胞不可或缺的一部分。愛你最好的方式就是成為你的一部分，線粒體，你做到了。