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                        科學家在實驗室合成了能獨立進行光合作用的人造細胞

                        發布日期:2019-04-03    點擊量:10119 次


                          在光線照射下,人造細胞被激活,開始光合作用(圖左,綠色),在黑暗中則處于休眠狀態(圖右,紅色)。這項突破將幫助科學家探索真實細胞的運作細節、以及細胞的起源和進化史。

                          新浪科技訊 北京時間4月1日消息,據國外媒體報道,科學家在實驗室中培育出了一種能夠像植物一樣進行光合作用、制造能量的人造細胞。這項突破將幫助科學家探索真實細胞的運作細節、以及細胞的起源和進化史。

                          這并非科學家首次嘗試重造大自然已經塑造了數百萬年的能量產生系統。不過,這次嘗試比之前的都更加貼近實際、更“栩栩如生”,制造化學物質的方式也與植物細胞相同。東京工業大學的研究人員制造了一些簡單細胞,這些細胞能夠產生化學能,然后再用這些能量自己生成更多的細胞部件。

                          培育出能夠自己合成細胞部件的人造細胞一直是研究人員不懈追求的目標,但在此次研究之前,科學家的嘗試卻屢屢受挫,細胞膜是此次研究的重點,也是該項目的關鍵,“我們的人造光合作用細胞系統為打造能夠獨立合成能量的人造細胞奠定了基礎。”研究人員寫道。

                          研究人員從真正的細胞中提取出必要的化學物質,并合成了多層細胞結構,借此產生了兩種關鍵化學物質:ATP合成酶和細胞視紫紅質。


                          在光線照射下,人造細胞被激活,開始光合作用(圖左,綠色),在黑暗中則處于休眠狀態(圖右,紅色)。這項突破將幫助科學家探索真實細胞的運作細節、以及細胞的起源和進化史。

                          ATP酶是負責合成ATP的酶,而ATP是所謂的“細胞電流”,是為細胞制造能量的關鍵。細胞視紫紅質則來自遠古微生物,極為擅長捕捉光線,以及迫使帶電粒子(氫離子)離開細胞。這能夠在細胞膜內外產生電位差,讓ATP合成酶正常發揮功能。這兩種化學物質聯手合作、缺一不可,并且在將光線轉化為能量、并利用這種能量合成細胞部件的過程中均不可或缺。

                          研究人員發現這套系統能夠有效運作,十分類似真正的細胞。它能夠將DNA轉化為一種相似的化學物質——信使RNA。信使RNA與DNA很接近,但比雙螺旋結構的DNA更容易操縱。信使RNA中攜有制造生命必不可缺的蛋白質的藍圖。而研究人員制造的人工細胞能夠成功讀取這些信息,并在細胞中制造出蛋白質。

                          研究人員發現,這些人造細胞還無法合成所有的蛋白質,但未來的研究或許能做到這一點,“我已經嘗試了很長時間,試圖打造出活的人造細胞,尤其以細胞膜為研究重點。”領頭研究員Yutetsu Kuruma表示,“在本項研究中,我們的人造細胞包裹在脂質膜中,其中還包裹著一些較小的膜結構。這樣一來,細胞膜就成了細胞的形成中最重要的一部分。”


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