#69《細胞大電廠》:探索生命能量的來源

2022/07/02閱讀時間約 1 分鐘
今天要講的這本《細胞大電廠》一聽就是生物相關的書,沒錯,它講的就是我們細胞裡的粒線體。還記得高一生物在講粒線體的時候,簡單介紹「這是細胞的能量工廠」,直到高三生物細講細胞內能量的生成過程時,才會說這是能量生成的場所,細部的機制也才連帶解釋到。
這本書除了涵蓋高中生物外,還有更多有關於醫療保健的延伸,從老化、疾病、癌症、免疫方方面面,以粒線體作為主角,充分說明粒線體在體內的重要性!這本書的看點就在於,如果你對保健養生有興趣、想要了解一點生物科學但又不想看真的太硬的書,那麼這本書就適合你看!
但我覺得不會有人點開看到這裡,如果你有看到這裡可以留個言,你很棒OwO

天外飛來的粒線體

在這邊先告訴你,粒線體可不單單只是一個細胞裡的胞器(細胞中的某個物件)而已,它可是細胞裡的細胞呢!什麼意思?關於粒線體的起源有非內共生與內共生兩個理論,非內共生理論認為粒線體是由細胞內膜演變而來,而內共生理論則認為粒線體是由細胞外進入細胞內,兩者相依生存。早期的學界支持非內共生理論,直到1980年,奠基於基因研究技術的突破,科學家們發現粒線體與葉綠體這些與能量產生有關的胞器都有自己的 DNA,而且與宿主細胞並不相同,內共生理論才逐漸成為主流。
目前學界認為葉綠體、粒線體與細胞之間的關係像是互利共生。宿主細胞本身不具有產生能量單位的能力,於是透過細胞內的葉綠體行光合作用產生葡萄糖、粒線體行呼吸作用產生能量單位,宿主細胞可以獲得能量供生命體生存。對於葉綠體與粒線體而言,它們早期是厭氧的細菌,隨著地球上的環境改變、氧氣的濃度提高,為了躲避這樣惡劣的環境,於是寄宿在細胞裡,隔絕外部的氧氣,也因此存活了下來。
直到現在,宿主細胞與厭氧菌的機制剛好在生命體上存續下來,粒線體也隨著父母的精子與卵子一起傳給下一代。然而雙方大小比例十分懸殊,卵子比精子大得多,粒線體在細胞內的數量也是卵子遠大於精子,這讓粒線體具備「母系遺傳」的特性。若是母親具有粒線體方面的疾病,也將有比較高的機率會遺傳給孩子。

所以粒線體是什麼?它又做些什麼?

粒線體為細胞內的胞器之一,自然大小是比一顆細胞來得更小。一般粒線體的直徑落在0.5~1.0微米、長為1.5~3.0微米,形狀不一,但一般而言都可以架構成外膜、膜間隙、內膜、皺摺與基質,粒線體的內部也就是基質內含粒線體自身的DNA。而內膜含有大量的心磷脂,也比外膜含有更多的蛋白質,於是內膜也比外膜承擔了更多、更複雜的生化反應。
粒線體是細胞的能量工廠,意思是有些東西在粒線體上加工可以形成能量單位,而這個能量單位為三磷酸腺苷,簡稱ATP
從氧氣進入細胞到產出ATP,包括糖解作用、檸檬酸循環、電子傳遞鏈,其中糖解作用在細胞基質進行、檸檬酸循環在粒線體基質中進行、電子傳遞鏈則在粒線體內膜上進行。在電子傳遞鏈中氫原子會經歷氧化與還原,意味著釋出電子又結合電子。過程中因為粒線體內膜內外的質子濃度不同,使得質子受到驅動由濃度高的地方流向濃度低的地方,其流動會經過粒線體內膜上的蛋白質通道,上頭的ATP 合成酶參與反應,進而形成大量的ATP。
原本是單一細胞的粒線體,在進入宿主細胞共生後,為了延續生命,它不斷地複製,為了簡化適應這項機制,它將自身不需要的胞器丟掉,輕裝上陣,只留下必要構成自身的蛋白質與 DNA,其他會用到的 DNA 大部分存放在宿主細胞的細胞核中,等到需要合成自身的蛋白質時,再傳送訊息給宿主細胞的細胞核,請它釋出製作蛋白質的命令,讓從 DNA 轉錄出的 RNA 送給核糖體,再讓核糖體依照RNA 序列製作蛋白質,再回傳給粒線體使用。
然而產生 ATP 的過程中也會排出廢物自由基。因為電子傳遞鏈上有眾多的電子與質子結合,反應機制中產生出、擁有單數電子的化合物相當不安定,該化合物帶有自由電子容易與其他物質結合,「破壞」對方原本的樣子,這種東西就稱做自由基,像是超氧陰離子、過氧化氫等。

細胞的抗氧化機制

自由基「破壞」細胞的方式是透過讓細胞內的某些化合物氧化(失去電子),改變原有的特性,所以我們常聽到的抗氧化、抗老指的就是不讓自由基繼續氧化細胞內的化合物。這些氧化現象會造成某部分的DNA片段產生突變,讓同樣的產能過程中產生的ATP減少、自由基增加,展現於外在就是身體產生皺紋、白髮、代謝變差等等。
為了防止自由基不斷傷害我們細胞,人體內含自我修護機制,包含體內含有 穀胱甘肽過氧化氫酶、過氧化氫酶、超氧化物岐化酶 這些清除自由基的酵素,又或者是輔酶 Q10 及類脂酸等能夠與自由基結合,破壞自由基與其他細胞結合的特性。它們在我們年輕的時候身體內含很多,隨著年齡漸長該物質會逐漸減少,只能透過運動、飲食等維持健康的方法維持這些自我修護因子在身體內的含量。

細胞的凋亡機制

當細胞內的 DNA 受到疾病、老化所影響,導致嚴重毀損,體內的免疫細胞會行過濾,將有能力自我修復的細胞留下,其他細胞就排除掉。細胞凋亡需要倚靠名為 pro-apoptosis 的蛋白質,破壞粒線體的膜,使其無法繼續產製能量,同時粒線體的血紅素蛋白(細胞色素C)會讓細胞內的凋亡蛋白酶甦醒,攻擊細胞內的胞器並聚集成一團,最後再讓被攻擊的自身由巨噬細胞吞食掉。

癌細胞下的粒線體

基因突變後(例如基因序列複製錯誤),原致癌基因與腫瘤抑制基因無法達到平衡,於是正常細胞就會轉為癌細胞。依照粒線體與宿主細胞的遊戲規則,粒線體同樣會供給能量給癌細胞。
而這些癌細胞最大的問題就是增生,他們集結成塊時就形成腫瘤,最怕惡性腫瘤增生過頭影響到人體內原本細胞的運作。原本細胞應該在發現基因序列錯誤時發起凋亡機制,然而在癌細胞的操作下,凋亡的機制也會被破壞,因為粒線體要執行細胞凋亡,必須倚靠同個細胞內彼此互通有無的粒線體網路,但是癌細胞改變基因同時也破壞了粒線體之間的連結,於是細胞凋亡的機制便不會啟動。癌細胞不斷轉移擴散到全身,影響各器官的運作,人就可能一命嗚呼。

結論

有點草率,但我覺得該結束了。我認為今天講的算是本書中稍微生硬卻又不致過多專有名詞的內容,而其他的運動、飲食、中醫西醫又有點太過老生常談,而且我覺得跟粒線體的關聯說明並不強,所以就沒特別再寫了。書本的後半段,與其說是以粒線體為主角,不如說是推廣健康生活的書。其他不少點…我覺得講法太過空泛、有爭議的我也就不多提及了。
倒是書中在結尾處有個有趣的東西——粒線體健康指數——是我沒聽過的,顧名思義就是就是從血液中採集檢體,先考慮不同細胞中不同粒線體的特性,再去判斷粒線體功能是否正常,包含量測基礎氧氣消耗率、最大氧氣消耗率、被用氧氣消耗率、自由基造成的氧氣消耗率、能量生成的氧氣消耗率、非粒線體造成的氧氣消耗率六項指標,用來偵測粒線體的各項功能,有機會真想測測看!
愛你的粒線體多一點
難易度:★★☆☆☆
可讀價值:★★☆☆☆
保存價值:★★☆☆☆
書名:《細胞大電廠:粒線體的奧秘》
副標題:《探索生命能量的來源》
作者:王剴鏘、鄭漢中
出版社:釀出版
95會員
138內容數
閱讀能夠充實我們自己的腦袋,筆記是能夠讓自己將讀過的東西融會貫通。在閱讀筆記裡,我希望與你分享我從書中看到的知識,再點綴上一些自己的想法,希望在閱讀的過程中你我都能夠從書中學習更多。
留言0
查看全部
發表第一個留言支持創作者!
從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容