线粒体相当于一个细菌的大小,越来越多的证据表明,线粒体起源于早期原核生物。某些进行需氧呼吸的细菌被原始真核细胞吞噬后,经过长期共生形成了线粒体,且在该过程中线粒体的部分基因转移到宿主的细胞核中。
线粒体拥有自己的DNA,在细胞内有自己的生命周期,通过DNA复制实现自我增殖。一直以来,人们认为在细胞生长和细胞分裂的活跃期,线粒体通过中间分裂产生两个子线粒体(如图a)。中间分裂前后的线粒体生理状态并没有太大的差异,这表明中间分裂是为较高能量需求或细胞增殖服务的,例如心肌细胞内线粒体较多进行中间分裂。
近日,研究人员发现,在不同的环境中线粒体对其自身的生存方式有不同的考量。当线粒体出现损伤时会发生应激性生理生化反应,如膜电位和pH降低,Ca2+和活性氧自由基(ROS)增加,此时线粒体会出现外周分裂(如图b)。线粒体通过外周分裂产生大小不一的子线粒体,其中较小的子线粒体不包含复制性DNA(mtDNA),最终被自噬体吞噬,即线粒体自噬,而较大的子线粒体得以保全。
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