线粒体，并不只是能量工厂

线粒体是细胞内的细胞器，存在于几乎所有人的细胞中。我们常会听到，线粒体是人体的“能量工厂”，或者说是“细胞的发电站”。这些拥有双层薄膜的结构是细胞进行呼吸作用的地方，在过程当中糖和氧被用于生产腺苷三磷酸（ATP），也就是我们细胞使用的“能量货币”。精子也含有大量线粒体，产生能量来支持长距离游泳以寻找卵子，肌肉细胞需要线粒体产生的ATP来收缩并引起运动，神经元利用线粒体产生的能量来发送电和化学信号，但其实线粒体的功能并不单单是为细胞提供能量。

细胞自噬

我们的细胞有时会进行称为细胞凋亡（apoptosis）的过程，简单来说就是细胞的自噬，是生命的重要组成部分。随着细胞变老或破裂，它们会被清除和破坏。线粒体帮助决定哪些细胞被破坏。线粒体释放细胞色素 C，激活半胱天冬酶，这是参与细胞凋亡过程中破坏细胞的主要酶之一。因为某些疾病，如癌症，涉及正常细胞凋亡的破坏，线粒体被认为在疾病中起作用。

在胚胎发育过程中，一些细胞必须死亡才能形成我们现在拥有的身体结构，例如如果我们的手指和脚趾之间的细胞不发生凋亡，那么我们的手和脚就会像青蛙的掌一样有蹼。由于凋亡也是我们身体消除潜在癌细胞的一种方法，故不正常的凋亡可导致癌症。细胞凋亡的其中一种途径涉及线粒体。线粒体含有一种叫做细胞色素C（cytochrome c）的蛋白质，当被释放到细胞质时，它将与其他蛋白质结合形成凋亡小体（apoptosome）并促进细胞凋亡。简而言之，线粒体不仅是发电厂，而且亦是自杀式炸弹。

储存钙

钙对许多细胞过程至关重要。例如，将钙释放回细胞可以启动神经细胞释放神经递质或内分泌细胞释放激素。钙也是肌肉功能、受精和血液凝固所必需的。因为钙非常重要，细胞对其进行严格调节。线粒体通过快速吸收钙离子并保持它们直到需要它们时发挥作用。

钙在细胞中的其他作用包括调节细胞代谢、激素合成和激素信号。

产热

当我们寒冷时，我们会颤抖以取暖。但身体也可以通过其他方式产生热量，其中之一是使用一种叫做棕色脂肪的组织。线粒体可以产生热量。这被称为非颤抖产热。当我们更容易感冒时，婴儿的棕色脂肪含量最高，随着年龄的增长，棕色脂肪含量会慢慢降低。

线粒体DNA

与细胞核内的DNA不同，线粒体DNA是母系遗传的。在受精过程中，来自精子的线粒体会被移除，因此没有人能遗传父亲的线粒体DNA。线粒体DNA包含了线粒体中氧化磷酸化过程必不可少的基因。由于线粒体主要通过氧化磷酸化产生能量，因此线粒体DNA的突变可以导致一些与肌肉和大脑等能量需求较高的组织相关的病症。

虽然我们的大部分 DNA 都保存在每个细胞的细胞核中，但线粒体有自己的一套 DNA。有趣的是，线粒体 DNA (mtDNA) 更类似于细菌 DNA。mtDNA 包含以下指令一些蛋白质、和其他跨越37 个基因的细胞支持设备。储存在我们细胞核中的人类基因组包含大约 33 亿个碱基对，而 mtDNA 由少于 17,000。在繁殖过程中，孩子的 DNA 一半来自父亲，一半来自母亲。然而，孩子总是从他们的母亲那里获得他们的 mtDNA。正因为如此，mtDNA 已被证明对追踪遗传系非常有用。

例如，线粒体DNA 分析得出的结论是，人类可能起源于最近的非洲，大约在 20 万年前，来自一个共同的祖先，被称为线粒体夏娃。在1987年发表的一项研究中，科学家从不同族群采集了147个样本，并根据其线粒体DNA序列的相似度画成了一棵演化树。他们找到了证据证明目前所有的线粒体DNA均源自非洲的一名妇女，这发现正正支持受普遍认同的非洲大陆起源说。