细胞的能量来源

1949年，阿尔弗雷德·莱宁格（Alfred Lehninger）首次对线粒体进行了生化分离与分析，证实了参与氧化磷酸化能量生成的酶的存在。通过高效的氧化磷酸化过程，营养物质可通过氧化生成三磷酸腺苷（ATP）。在细胞内，进行各项工作、合成蛋白质以及完成物质转移等过程所需要的能量均储存于ATP分子中。ATP中的能量被储存在“高能”磷酸键中。为了缩短相关生化反应过程，高能磷酸键中的能量生成过程发生于线粒体膜空间内，在经历了柠檬酸循环中电子的释放与ATP合酶的形成后，最终ATP得以生成。当磷酸键被水解（在水解过程中，该分子在加入一个水分子后可被分解成两部分）时，能量将从ATP中释放出来。随着能量的释放，ATP将转化为二磷酸腺苷（ADP），并可通过能量储存重新转化为ATP，为下一次的能量释放做好准备。

仅在莱宁格完成线粒体生化鉴定的三年后，帕拉德的电子显微照片便向世人展示了线粒体令人惊奇的膜结构（图5b）。这一系列重大发现的顺序恰好反映出了这样的一个趋势：许多细胞内组分在被拍摄出电子显微镜影像之前，生物化学研究者通常已通过“埋头苦干并发现”工作而获取了大量的开创性信息。当然，对于显微镜研究者而言，亲自观察到细胞各组分结构才是至关重要的事情。此外，生物化学与生物学的不同还可以通过下面这个例子说明：假设手表是一个未知的物体，被分别交给生物化学家与生物学家进行研究。几天后，来自生物化学家的报告显示，他们将手表分解（磨碎）成了不同的组分并进行分析，结果表明，手表是由不同比例的铜、黄铜、钢以及青铜制成的（可能还有几颗钻石）。而与之不同的是，生物学家在完成了手表研究后，能将其恢复原状。他们在研究过程中，或许只是把手表的背盖取下来，并报告说，手表里好像装了一个弹簧，这个弹簧可为一系列相互锁紧的齿轮提供动力，进而驱动着手表面盘中的两根指针以恒定的速度旋转。虽然这种比喻过于简化，但它多少体现了生物化学家的分析法与生物学家的观察法之间的差异。幸运的是，正是分析法与观察法两者的结合，为细胞生物学领域带来了丰硕的成果。