线粒体是分裂增殖吗?

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疑难问题:线粒体有自身的DNA和遗传体系,是一种半自主性的细胞器。线粒体的增殖方式怎么样呢?
一、关于线粒体增殖,曾提出过三种假说
1.分裂增殖
现有线粒体生长到一定的大小就要开始分裂,形成两个小的、新的线粒体。
有以下几种形式:
(1)间壁分离,分裂时先由内膜向中心皱褶,将线粒体分类两个,常见于鼠肝和植物产生组织中。
线粒体的间壁分裂
(2)收缩后分离,分裂时通过线粒体中部缢缩并向两端不断拉长然后分裂为两个,见于蕨类和酵母线粒体中。
线粒体的收缩分裂
(3)出芽,见于酵母和藓类植物,线粒体出现小芽,脱落后长大,发育为线粒体。
2.重新合成
旧的线粒体被吞噬,细胞内利用脂、蛋白、DNA等重新合成线粒体。
3.重新装配
利用其他的膜,如质膜、核膜、内质网膜等重新装配新的线粒体。
二、实验证据
1.显微镜观察的结果
在显微镜下观察到生活细胞中线粒体的分裂(如图),支持了第一种观点,即线粒体通过分裂进行增殖。
脂肪细胞中正在分裂的线粒体电镜照片
2.放射性标记实验
为了证明显微镜下观察到的线粒体分裂增殖的可靠性,1965年David Luck通过放射性标记实验,进一步支持了线粒体分裂增殖的观点。
实验过程:首先将脉胞菌(胆碱缺陷突变株)培养在加有3H标记的胆碱(一种磷脂的前体物)培养基中,使线粒体的膜带上放射性标记。然后收集放射性标记的细胞,转入非同位素的培养基中继续培养,分别在不同培养时间收集菌体,再通过放射自显影检查经过不同时期培养的细胞中同位素的分布。
结果预测:同位素的分布应是下述三种模式中的一种:如果新的线粒体是由已有线粒体的生长和分裂而来,那么每分裂一次,线粒体中的放射性就会减少一半;如果新的线粒体是重新合成的,那么新线粒体应该没有放射性,而老的线粒体的放射性应与原初的线粒体相同;如果新线粒体是由其他的膜重新装配而来,那么原有的线粒体仍然保持原有的放射性,而新的线粒体在开始阶段应具有放射性,随着时间的延长,放射性会消失。
结果发现:随分裂次数的增加, 放射性的线粒体数量增多,放射性均匀分布到新的线粒体中,并逐渐减弱。
实验结论:线粒体是通过分裂增殖的。
证明线粒体的生长和发育方式的同位素标记实验结果