細胞的能量來源

  1949年，阿爾弗雷德·萊寧格（Alfred Lehninger）首次對線粒體進行了生化分離與分析，證實了參與氧化磷酸化能量生成的酶的存在。通過高效的氧化磷酸化過程，營養物質可通過氧化生成三磷酸腺苷（ATP）。在細胞內，進行各項工作、合成蛋白質以及完成物質轉移等過程所需要的能量均儲存於ATP分子中。ATP中的能量被儲存在「高能」磷酸鍵中。為了縮短相關生化反應過程，高能磷酸鍵中的能量生成過程發生於線粒體膜空間內，在經歷了檸檬酸循環中電子的釋放與ATP合酶的形成後，最終ATP得以生成。當磷酸鍵被水解（在水解過程中，該分子在加入一個水分子後可被分解成兩部分）時，能量將從ATP中釋放出來。隨著能量的釋放，ATP將轉化為二磷酸腺苷（ADP），並可通過能量儲存重新轉化為ATP，為下一次的能量釋放做好準備。

  僅在萊寧格完成線粒體生化鑑定的三年後，帕拉德的電子顯微照片便向世人展示了線粒體令人驚奇的膜結構（圖5b）。這一系列重大發現的順序恰好反映出了這樣的一個趨勢：許多細胞內組分在被拍攝出電子顯微鏡影像之前，生物化學研究者通常已通過「埋頭苦幹並發現」工作而獲取了大量的開創性信息。當然，對於顯微鏡研究者而言，親自觀察到細胞各組分結構才是至關重要的事情。此外，生物化學與生物學的不同還可以通過下面這個例子說明：假設手錶是一個未知的物體，被分別交給生物化學家與生物學家進行研究。幾天後，來自生物化學家的報告顯示，他們將手錶分解（磨碎）成了不同的組分並進行分析，結果表明，手錶是由不同比例的銅、黃銅、鋼以及青銅製成的（可能還有幾顆鑽石）。而與之不同的是，生物學家在完成了手錶研究後，能將其恢復原狀。他們在研究過程中，或許只是把手錶的背蓋取下來，並報告說，手錶里好像裝了一個彈簧，這個彈簧可為一系列相互鎖緊的齒輪提供動力，進而驅動著手表面盤中的兩根指針以恆定的速度旋轉。雖然這種比喻過於簡化，但它多少體現了生物化學家的分析法與生物學家的觀察法之間的差異。幸運的是，正是分析法與觀察法兩者的結合，為細胞生物學領域帶來了豐碩的成果。