Fotosentez ve hücresel solunum yoluyla kendi kendini idame ettiren enerji üretimi için bir lipozom içindeki yapay kloroplastlar ve mitokondri kavramı. Kredi: Biological Interface Group, Sogang University
Enerji üreten sentetik organellerin yapay hücreleri nasıl sürdürebileceğini değerlendiriyor.
Araştırmacılar, yapay hücreler oluşturmadaki ilerlemeyi ve zorlukları değerlendirdiler sentetik hücrelerde enerji üretimi için yapay mitokondri ve kloroplastlar. Bu yapay organeller potansiyel olarak yeni organizmaların veya biyomalzemelerin geliştirilmesini sağlayabilir. Araştırmacılar, proteinleri, moleküler döner mekanizma, proton taşınması ve hücrenin birincil enerji para birimi olarak hizmet eden ATP üretimi için en önemli bileşenler olarak tanımladılar.
Doğada enerji üretimi, kloroplastların ve mitokondrilerin sorumluluğundadır ve çok önemlidir. laboratuvarda sürdürülebilir, sentetik hücreler üretmek için. Mitokondri, ortaokul biyoloji atasözünün dediği gibi yalnızca “hücrenin güç santralleri” değil, aynı zamanda yapay olarak çoğaltılan en karmaşık hücre içi bileşenlerden biridir.
AIP Publishing tarafından yazılan Biophysics Review’da, Sogang’dan araştırmacılar Güney Kore’deki üniversite ve Çin’deki Harbin Teknoloji Enstitüsü, yapay mitokondri ve kloroplastlarla ilgili en umut verici gelişmeleri ve en büyük zorlukları belirledi.
“Bu, kloroplastların kökenini anlamada önemli bir kilometre taşı olabilir. yaşam ve hücrelerin kökeni.” — Kwanwoo Shin
“Bilim adamları yapay mitokondri ve kloroplastlar yaratabilirlerse, enerji üretebilen ve molekülleri otonom olarak sentezleyebilen sentetik hücreleri potansiyel olarak geliştirebiliriz. Bu, tamamen yeni organizmaların veya biyomalzemelerin yaratılmasının önünü açar,” dedi yazar Kwanwoo Shin.
Bitkilerde, kloroplastlar güneş ışığını suyu ve karbondioksiti glikoza dönüştürmek için kullanır. Hem bitkilerde hem de hayvanlarda bulunan mitokondri, glikozu parçalayarak enerji üretir.
Bir hücre enerji ürettikten sonra, bu enerjiyi depolamak ve aktarmak için genellikle adenozin trifosfat (ATP) adı verilen bir molekül kullanır. Hücre, ATP’yi parçaladığında, hücrenin işlevlerine güç sağlayan enerjiyi serbest bırakır.
“Başka bir deyişle, ATP, hücrenin ana enerji para birimi olarak işlev görür ve hücrenin, çoğu işlevi yerine getirmesi hayati önem taşır. hücresel işlevler,” dedi Shin.
Ekip, sentetik mitokondri ve kloroplastlar oluşturmak için gereken bileşenleri açıklıyor ve proteinleri, moleküler döner makine, proton taşınması ve ATP üretimi için en önemli unsurlar olarak tanımlıyor.
{ 6}Önceki araştırmalar, enerji üreten organelleri oluşturan bileşenleri kopyaladı. En umut verici çalışmalardan bazıları, karmaşık enerji üretme sürecinde yer alan ara işlemleri araştırıyor. Araştırmacılar, proteinlerin ve enzimlerin dizisini birbirine bağlayarak enerji verimliliğini artırdı.
Enerji üretim organellerini yeniden yapılandırmaya çalışmanın önündeki en önemli zorluklardan biri, istikrarlı bir enerji kaynağı sağlamak için değişen ortamlarda kendi kendini uyarlamayı sağlamaktır. ATP. Gelecekteki çalışmalar, sentetik hücreler kendi kendine sürdürülebilir hale gelmeden önce bu sınırlayıcı özelliğin nasıl geliştirileceğini araştırmalıdır.
Yazarlar, doğal süreçleri taklit eden biyolojik olarak gerçekçi enerji üretme yöntemleriyle yapay hücreler yaratmanın önemli olduğuna inanıyor. Hücrenin tamamını kopyalamak, geleceğin biyomalzemelerine yol açabilir ve geçmişe dair fikir verebilir.
“Bu, yaşamın ve hücrelerin kökenini anlamada önemli bir dönüm noktası olabilir,” dedi Shin.
{6 }Referans: “Yapay hücrelerde sürdürülebilir kimyasal enerji dönüşümü ve üretimi için yapay organeller: Yapay mitokondri ve kloroplastlar”, yazan Hyun Park, Weichen Wang, Seo Hyeon Min, Yongshuo Ren, Kwanwoo Shin ve Xiaojun Han, 28 Mart 2023, Biyofizik.{12 } DOI: 10.1063/5.0131071