محققان در پژوهشی کشف کردند؛

نحوه تولید و مصرف انرژی سلول‌ها کشف شد؛

محققان چگونگی تولید انرژی درونی سلول‌ها و استفاده از این انرژی برای رشد خود را کشف کرده‌اند. کسب دانش در مورد استفاده سلول‌ها از انرژی برای فرآیندهای زیست فناوری صنعتی ضروری است.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از خراسان جنوبی و به نقل از Sicence Daily؛چگونه سلول‌ها انرژی تولید می‌کنند و از انرژی استفاده می‌کنند؟ این سوال ممکن است ساده به نظر برسد، اما پاسخ خیلی ساده است. علاوه بر این، دانستن این که چگونه کارخانه‌های تولید کننده میکروبی، انرژی را مصرف می‌کنند و چگونه پروتئین‌ها را مصرف می‌کنند.

اکنون، محققان نشان داده‌اند که می‌توان با بهینه سازی شرایط تخمیر، تغییر متابولیسم را از تخمیر به تنفس E. coli و مخمر نانوا برانگیخت. این تغییر به این معنی است که سلولها می توانند به سمت تولید انرژی داخلی بیشتری سوق داده شوند.

محققان میگویند: این اطلاعات می‌تواند برای طراحی کارخانه‌های جدید سلول بهبود یافته مورد استفاده قرار گیرد.

سلولها به طور مداوم مولکول‌های پرانرژی به نام ATP را از گلوکز قند تولید می‌کنند. ATP "غذای سلولی" است که توسط کارگران(آنزیم‌ها) در درون سلول‌ها مصرف می‌شود. آنزیم‌ها از این انرژی برای ساخت زیست توده یا انجام کارهای سلولی دیگر استفاده می‌کنند. هرچه ATP بیشتر در دسترس باشد، کارگران میکروبی در تخمیر بهتر عمل می‌کنند. حداقل در اصل بسیاری از جنبه‌های دیگر نیز نقش ایفا می‌کنند.

محققان با استفاده از یک روش محاسباتی دریافتند که ATP می‌تواند توسط دو مسیر ایجاد شود: یک مسیر تنفسی با بازده بالا که منجر به 23.5 ATP در هر مولکول گلوکز یا یک مسیر تخمیر کم بازده می شود، که تنها 11 ATP را در هر مولکول گلوکز تولید می‌کند.

این دو مسیر مکمل یکدیگر هستند، اما محققان توانستند با تغییر شرایط تخمیر و میزان قند و پروتئین موجود، تعادل طبیعی بین این دو را تغییر دهند. علاوه بر این، آن‌ها نشان دادند که مسیر با بازده بالا(ATP23.5) به میزان پروتئین بیشتری نسبت به مسیر کم بازده(ATP11) برای مصرف گلوکز با همان میزان نیاز دارد.

آن‌ها همچنین نشان دادند که ساخت برخی آنزیم‌های کلیدی به این معنی است که این سلول‌ها از متابولیسم پایین تخمیر کم بازده به تنفس از طریق متابولیسم تنفسی با بازده بالا تغییر می یابند.

این تغییر هر دو منجر به ATP درون سلولی بیشتر می‌شود، اما از ایجاد فرآورده‌های فرعی نیز جلوگیری می‌کند. استات در E. coli و اتانول در مخمر نانوائی.

محقق این طرح می‌گوید: "این فرآورده های جانبی ناخواسته هستند و باعث کاهش بازده مولکول های مورد نظر در کارخانه سلول خود می‌شوند".

علاوه بر این، محققان نشان دادند سلول‌هایی که بهترین عملکرد خود را دارند، در واقع از هر دو مسیر استفاده می‌کنند، نه تنها از یک بازده بالا، و پروتئین‌های موجود بیشتر به معنای بهره وری بیشتر در یک مسیر معین است.

بنابراین، راه حل برای عملکرد بهتر سلول‌ها در تخمیر، خاموش کردن مسیر تخمیر نیست، بلکه اختصاص پروتئین بیشتری به مسیر پر بازده است.

محققان به تنهایی میکروب‌ها را در شرایط مختلف تخمیر قرار دادند و مهندسی ژنوم را برای ایجاد این تغییرات انجام ندادند. اما در عین حال، مطالعات آن‌ها نشان داد که چگونه فرد می‌تواند متابولیسم سلول‌ها را توسط مهندسی ژنوم تغییر دهد تا در آزمایش‌ها آینده موثرتر شود.

 

 

 

 

زمان انتشار: سه شنبه ۵ شهریور ۱۳۹۸ - ۱۳:۴۰:۰۵

شناسه خبر: 80763

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب