Bilim Adamları Akımı Hücrelerin Kimyasal Yakıtına Dönüştürerek Biyolojiyi Elektriklendiriyor

Tüm canlı organizmaların hücreleri aynı kimyasal yakıtla beslenir: adenozin trifosfat (ATP). Artık araştırmacılar, gıdadan yakıta ve ilaca kadar her şeyi yetiştiren biyoteknoloji süreçlerini hızlandırabilecek, doğrudan elektrikten ATP üretmenin bir yolunu buldular.

Modern elektronik tabanlı teknolojiyi biyolojiyle birleştirmek herkesin bildiği gibi zordur. En büyük engellerden biri, güç alma biçimlerinin çok farklı olmasıdır. Cihazlarımızın çoğu elektronlarla çalışırken doğa, ATP'nin kimyasal bağları kırıldığında ortaya çıkan enerjiye güvenir. Birbirinden çok farklı olan bu iki enerji para birimi arasında dönüşüm sağlamanın yollarını bulmak, birçok biyoteknoloji için faydalı olabilir.

Genetiği değiştirilmiş mikroplar, çeşitli yüksek değerli kimyasallar ve tedavi edici açıdan faydalı proteinler üretmek için halihazırda kullanılıyor ve yakında daha yeşil bir ortam yaratılmasına yardımcı olabilecekleri umutları var. Jet yakıtı, plastik atıkları parçalayın ve hatta yeni yiyecekler yetiştirin dev biyoreaktörlerde. Ancak şu anda bu süreçler, biyokütlenin yetiştirilmesi, şekere dönüştürülmesi ve mikroplarla beslenmesi gibi verimsiz bir süreçten güç alıyor.

Şimdi, Almanya'daki Max Planck Karasal Mikrobiyoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, biyolojik süreçleri güçlendirmenin çok daha doğrudan bir yolunu geliştirdiler. Bir enzim kokteyli kullanarak elektriği doğrudan ATP'ye dönüştürebilen yapay bir metabolik yol yarattılar. Ve en önemlisi, süreç işe yarıyor in vitro ve hücrelerin doğal mekanizmasına güvenmez.

"Elektriği doğrudan kimyasal ve biyokimyasal reaksiyonlara beslemek gerçek bir buluş” diyen araştırmayı yöneten Tobias Erb, şöyle konuştu: Bir basın açıklamasında. "Bu, nişasta, biyoyakıt veya protein gibi enerji açısından zengin değerli kaynakların basit hücresel yapı taşlarından, hatta gelecekte karbondioksitten bile sentezlenmesini mümkün kılacak. Elektrik enerjisini depolamak için biyolojik molekülleri kullanmak bile mümkün olabilir.”

Doğada, ATP ve onun kardeş molekülü adenozin di-fosfatın (ADP) neredeyse pillere benzediği düşünülebilir. ATP, kimyasal bağlarında enerji depolayan şarj edilmiş bir pil gibidir. Bir hücrenin bu enerjiyi harcaması gerekiyorsa birini kırar. of Molekülün üç fosfat grubu ve bu kimyasal bağa bağlı enerji, bazı hücresel süreçlere güç sağlayabilir.

Bu işlem ATP molekülünü boş bir pil gibi düşünebileceğimiz ADP'ye dönüştürür. Yeniden şarj etmek için hücrenin, ADP molekülüne bir fosfat grubu ekleyerek onu tekrar ATP'ye dönüştürmek için gıdadan veya fotosentezden gelen enerjiyi kullanması gerekir.

Ancak bu yeniden şarj işlemi, hücre zarına gömülü çeşitli protein komplekslerini içeren karmaşık bir reaksiyon dizisine dayanır. Bu sistemin hücre dışında çalışacak şekilde yeniden tasarlanması zordur çünkü çeşitli proteinlerin yapay bir zar içinde dikkatli bir şekilde yönlendirilmesini gerektirir, bu da onu hem hassas hem de kırılgan hale getirir.

Özetlenen yeni yaklaşım, kağıt Jul, çok daha basittir. "AAA döngüsü" olarak adlandırılan bu döngü, bir çözelti içinde etkileşime giren yalnızca dört enzimi içerir. Tüm bunları mümkün kılan temel bileşen, yakın zamanda keşfedilen bir bakteride aldehit ferredoksin oksidoredüktaz (AOR) adı verilen bir enzimin keşfiydi. Aromaticum aromatoleumpetrolü parçalayabilen bir madde.

Bu enzim, elektronları bir elektrottan alıp enerjilerini propiyonat adı verilen bir öncü kimyasala eklenen bir aldehit bağına bağlayabiliyor. Bu daha sonra kimyasal maddeye etki eden ve sonuçta içinde depolanan enerjiyi ADP'yi ATP'ye dönüştürmek için kullanan üç enzim daha aracılığıyla basamaklandırılır. Sonunda, döngüye geri beslenebilecek bir propiyonat molekülü ortaya çıkar.

"Basit AAA döngüsü zekice ve zarif bir yaklaşımdır… Bu, biyolojinin doğal olarak ATP üretmesinden çok daha basittir,” diye anlatıyor Stanford Üniversitesi’nden sentetik biyolog Drew Endy. söyledi Bilim. Bunun, hücreler tarafından yararlı kimyasalların sentezine doğrudan güç sağlamak için elektriğin kullanılması fikri olan "elektrobiyosentezi" mümkün kılmanın önemli bir kolaylaştırıcısı olabileceğini ekledi.

Araştırmacılar, enzimlerin kararsız olması ve yalnızca küçük miktarda enerjiyi dönüştürebilmesi nedeniyle sürecin hala çalışmaya ihtiyacı olduğunu söylüyor. Ancak eğer fikir geliştirilebilir ve ölçeği büyütülebilirse, yenilenebilir enerji üzerinde her türlü güçlü biyoteknoloji sürecinin yürütülmesini mümkün kılabilir, bu süreçleri yalnızca daha yeşil hale getirmekle kalmayıp, aynı zamanda önemli ölçüde genişletebilir.ing yararlanabilecekleri enerji miktarı.

Resim Kredi: günther / Pixabay

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• ChartPrime. Ticaret Oyununuzu ChartPrime ile yükseltin. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2023/08/31/in-a-new-biology-electronics-crossover-scientists-used-electricity-to-produce-the-chemical-fuel-of-cells/