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    人类线粒体能在50摄氏度下运行吗?

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      爱因斯坦

      【博科园-科学科普-留言评论或建议有惊喜哦~( ^_^)】一个相当稳定的体温是37.5°C和假设一直是我们的大部分生理过程发生在这个温度。在寒冷的环境中维持这种温度所需要的热量是由称为线粒体的微小亚细胞结构产生的。但是一项新的研究1月25日发表在开放获取杂志《公共科学图书馆·生物学》上由INSERM CNRS友谊医院的研究人员罗伯特·德勃雷在巴黎皮埃尔斯汀博士领导的(和他们的国际合作者从芬兰、韩国、黎巴嫩和德国)提出了惊人的证据表明:线粒体可以运行超过10°C温度比身体的大部分温度,而且进行了优化。由于这些主张的特殊性,PLOS Biology已经委托伦敦大学学院的Nick Lane教授撰写了一篇关于进化生物能量学的专家论文。

      为了保证内部温度的稳定,人体利用了食物消耗的最后阶段产生的热量:在被称为线粒体的结构中燃烧营养物质,在每个细胞中有几十个或数百个。线粒体在细胞内形成一个复杂的网络,它们的内容被两层膜从细胞的其余部分分离出来。许多生物催化的化学反应发生在它们的内部;他们释放的40%的能量是以化学化合物的形式被捕获的,ATP是用来驱动身体机能的,如心脏跳动、大脑活动或肌肉收缩。而剩下的60%则被散热。

      人类线粒体能在50摄氏度下运行吗?

      左:由热敏探测器照亮的人类细胞的线粒体。4个人类细胞,每个细胞都有细胞核(N)和大量的热丝状线粒体(黄红)。右:线粒体散热器。一个这样的长丝的高倍放大显示出平行排列的排列紧密的膜,可以加热线粒体内部。图片版权:Left: Malgorzata Rak; Right: Terrence G. Frey

      作者的结果似乎表明:在维持身体在一个恒定的温度为37.5°C,线粒体的运作就像恒温散热器在绝缘不好的房间,温度远高于周围环境。这项工作是通过使用一种化学探针来实现的,它的荧光对温度特别敏感。当这个“分子温度计”(水热黄色)被引入心脏的线粒体,他们能够展示一个稳定的温度大约50°C。具体来说探针的荧光显示,生活和完整细胞中线粒体的温度,自己放置在一个培养基保持在38°C,超过10°C高,只要线粒体功能。当线粒体被各种手段灭活时,这种升高的温度就被消除了。研究还显示一些人类线粒体酶进化出最适温度接近50°C这有助于支持他们的解释分子温度计的数据。

      尼克·莱恩没有参与这项研究,但他帮助《华尔街日报》评估了这份手稿,发现结果可能令人兴奋,还需要做进一步的工作。在他的引文中这是一个激进的主张,如果是真的那么我们为什么不知道很久以前就有如此重要的事情呢?Lane询问了关于Mito热黄探针的一系列问题,关于极端温度梯度的合理性,作者的解释暗示了这一点,以及在这种微观尺度下“温度”概念的意义。需要更多地了解Mito Thermo Yellow的具体行为,以及它在线粒体中的确切位置,然后才能得出关于‘温度’的任何确切结论。与此同时,我怀疑10°C温差应采取,但应该认真对待。

      线粒体内部微空间的高温是意料之外的,但强调这一发现将会重新评估我们对线粒体功能及其在细胞中的作用的看法。”许多知识线粒体酶的活动,它们的膜的通透性,遗传缺陷损害他们的活动的后果,毒素或药物的影响,都是建立在37.5°C;当然,人体的温度但显然不是线粒体的温度。在生物学领域,热已经不再流行了。无论这些想法是否正确,细胞内线粒体的分布和热生成都应该受到重视。这些研究人员把这个重要的课题带回了中心舞台,这正是它应该在的位置。

      • 知识:科学无国界,博科园-科学科普

      • 参考:PLoS生物学

      • 内容:经“博科园”判定符合今主流科学

      • 来自:Public Library of Science

      • 编译:双螺旋

      • 审校:博科园

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