ความก้าวหน้าและความท้าทายของการสร้างไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์เทียม

ดาวน์โหลด สำเนา PDF

บทวิจารณ์โดยEmily Henderson, วท.บ.28 มี.ค. 2566

การผลิตพลังงานในธรรมชาติเป็นความรับผิดชอบของคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรีย และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างเซลล์สังเคราะห์ที่ยั่งยืนในห้องปฏิบัติการ ไมโตคอนเดรียไม่ได้เป็นเพียง "แหล่งพลังงานของเซลล์" ตามสุภาษิตทางชีววิทยาระดับมัธยมต้นเท่านั้น แต่ยังเป็นหนึ่งในส่วนประกอบภายในเซลล์ที่ซับซ้อนที่สุดในการจำลองแบบเทียม

ในBiophysics Reviewsโดย AIP Publishing นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Sogang ในเกาหลีใต้และสถาบันเทคโนโลยี Harbin ในประเทศจีน ระบุถึงความก้าวหน้าที่มีแนวโน้มมากที่สุดและความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์เทียม

หากนักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์เทียมได้ เราก็อาจพัฒนาเซลล์สังเคราะห์ที่สามารถสร้างพลังงานและสังเคราะห์โมเลกุลได้เอง สิ่งนี้จะปูทางไปสู่การสร้างสิ่งมีชีวิตหรือวัสดุชีวภาพใหม่ทั้งหมด"

กวานวู ชิน, ผู้เขียน

ในพืช คลอโรพลาสต์ใช้แสงแดดเพื่อเปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นกลูโคส ไมโตคอนเดรียพบได้ทั้งในพืชและสัตว์ ผลิตพลังงานโดยการสลายกลูโคส

เมื่อเซลล์ผลิตพลังงานแล้ว เซลล์มักจะใช้โมเลกุลที่เรียกว่าอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) เพื่อเก็บและถ่ายโอนพลังงานนั้น เมื่อเซลล์สลาย ATP มันจะปล่อยพลังงานที่ขับเคลื่อนการทำงานของเซลล์

"กล่าวอีกนัยหนึ่ง ATP ทำหน้าที่เป็นสกุลเงินพลังงานหลักของเซลล์ และมีความสำคัญต่อเซลล์ในการทำหน้าที่ส่วนใหญ่ของเซลล์" ชินกล่าว

ทีมงานอธิบายส่วนประกอบที่จำเป็นในการสร้างไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์สังเคราะห์ และระบุว่าโปรตีนเป็นส่วนสำคัญที่สุดสำหรับเครื่องจักรโรตารีระดับโมเลกุล การขนส่งโปรตอน และการผลิตเอทีพี

การศึกษาก่อนหน้านี้ได้จำลองส่วนประกอบที่ประกอบกันเป็นออร์แกเนลล์ที่ผลิตพลังงาน งานที่มีแนวโน้มมากที่สุดบางชิ้นจะตรวจสอบการดำเนินงานระดับกลางที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตพลังงานที่ซับซ้อน ด้วยการเชื่อมต่อลำดับของโปรตีนและเอนไซม์ นักวิจัยได้ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ความท้าทายที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งที่เหลืออยู่ในการพยายามสร้างออร์แกเนลล์ที่ผลิตพลังงานขึ้นใหม่คือการทำให้สามารถปรับตัวได้เองในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงเพื่อรักษาปริมาณ ATP ให้คงที่ การศึกษาในอนาคตจะต้องตรวจสอบวิธีการปรับปรุงคุณลักษณะที่จำกัดนี้ก่อนที่เซลล์สังเคราะห์จะยั่งยืนในตัวเอง

ผู้เขียนเชื่อว่าสิ่งสำคัญคือต้องสร้างเซลล์เทียมด้วยวิธีการสร้างพลังงานที่เหมือนจริงทางชีวภาพซึ่งเลียนแบบกระบวนการทางธรรมชาติ การจำลองทั้งเซลล์อาจนำไปสู่วัสดุชีวภาพในอนาคตและให้ข้อมูลเชิงลึกในอดีต

บาค าร่าออ นไล น์ "นี่อาจเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจต้นกำเนิดของชีวิตและต้นกำเนิดของเซลล์" ชินกล่าว