线粒体在生物的生长、发育、代谢以及生物进化等方面都起着非常重要的作用。近年来，通过有效的控制线粒体损伤，阻止细胞凋亡，延缓机体衰老是生物学和医学的研究热点。本实验旨在研究线粒体损伤过程中的形态结构变化规律，探究形态结构变化与生理生化功能变化间的关系。本实验采用Ca²⁺急性诱导线粒体损伤，通过荧光分光光度计测定其膜电位变化情况，紫外可见光分光光度计测定了线粒体膜通透性变化，透射电子显微镜观测线粒体超微结构变化，原子力显微镜观测线粒体表面形貌。实验结果表明，200μmol/L Ca²⁺急性诱导线粒体损伤造成膜电位下降，其荧光强度变化分为四个阶段。线粒体膜通透性变化检测中，吸光度值在0-5min、10-13min和17-18min三个阶段曲线明显下降，下降幅度依次为0.05，0.01和0.004。透射电子显微镜和原子力显微镜观测结果显示，损伤前期线粒体表面变得褶皱，内部呈不均一性变化，嵴有序结构逐渐破坏，高度和半高宽坡度无显著变化，平均粗糙度显著增加（P<0.05）；后期线粒体表面重新变得光滑平整，内部结构变化以嵴间隙膨胀、嵴囊泡化为特征，高度和半高宽坡度发生显著变化（P<0.05）；裂解后释放物主要是以线粒体嵴为单位形成的囊泡体。实验得出以下主要结论：线粒体在Ca²⁺诱导下其损伤过程分两个阶段。前期以嵴有序结构的破坏为特征，线粒体内部特异性结构逐步被破坏，表面变得粗糙，褶皱现象明显，无明显肿胀趋势；后期以线粒体嵴间隙膨胀、嵴囊泡化为特征，线粒体迅速膨胀向球形变化，表面重新变得光滑平整。线粒体损伤前期，线粒体内部呈不均一性变化，电镜切片观测到的嵴变少甚至消失的现象是线粒体嵴空间分布差异造成的假象。线粒体损伤过程中生物学活性降低，建立在线粒体活性基础上的生理指标测定在评估线粒体相关变化规律时有局限性。线粒体的裂解应存在临界条件，由线粒体外膜张力决定。裂解后释放物主要是以线粒体嵴为单位形成的单层膜囊泡体，以及在此基础上形成的多囊泡复合体。