線粒體的功能

主要功能：

1，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，分別對應有氧呼吸的第二、三階段。

2，三羧酸循環

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。進入線粒體基質后，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內膜的琥珀酸脫氫酶外都游離于線粒體基質中。

在三羧酸循環中，每分子乙酰輔酶A被氧化的同時會產生起始電子傳遞鏈的還原型輔因子（包括3分子NADH和1分子FADH2）以及1分子三磷酸鳥苷（GTP）。

3，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鏈）在電子傳遞鏈里面經過幾步反應最終將氧氣還原并釋放能量，其中一部分能量用于生成ATP，其余則作為熱能散失。

在線粒體內膜上的酶復合物（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將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后，線粒體內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（呼吸鏈復合物V）。

當質子通過復合物從膜間隙回到線粒體基質時，電勢能被ATP合酶用于將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。

4，儲存鈣離子

線粒體可以儲存鈣離子，可以和內質網、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態平衡。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。

在線粒體內膜膜電位的驅動下，鈣離子可由存在于線粒體內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隨著較大膜電位變化的“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內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號轉導。