प्रकाश संश्लेषण और कोशिकीय श्वसन के माध्यम से आत्मनिर्भर ऊर्जा उत्पादन के लिए एक लिपोसोम के भीतर क्लोरोप्लास्ट और सिंथेटिक माइटोकॉन्ड्रिया की अवधारणा। क्रेडिट: बायोलॉजिकल इंटरफेस ग्रुप, सोगांग यूनिवर्सिटी
सिंथेटिक ऊर्जा-उत्पादक ऑर्गेनेल कृत्रिम कोशिकाओं को कैसे बनाए रख सकते हैं, इसका मूल्यांकन।
शोधकर्ताओं ने कृत्रिम कोशिकाओं में ऊर्जा उत्पादन के लिए कृत्रिम माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट बनाने में प्रगति और चुनौतियों का मूल्यांकन किया। ये कृत्रिम अंग नए जीवों या बायोमैटेरियल्स के विकास को सक्षम कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने प्रोटीन को कताई आणविक मशीनरी, प्रोटॉन परिवहन और एटीपी उत्पादन के सबसे महत्वपूर्ण घटकों के रूप में पहचाना, जो सेल की प्राथमिक ऊर्जा मुद्रा के रूप में काम करते हैं।
क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया प्रकृति में ऊर्जा उत्पादन के लिए जिम्मेदार हैं और प्रयोगशाला में स्थायी कृत्रिम कोशिकाओं के निर्माण के लिए आवश्यक हैं। माइटोकॉन्ड्रिया न केवल “कोशिका का बिजलीघर” है, जैसा कि मध्य विद्यालय जीव विज्ञान में कहा जाता है, बल्कि कृत्रिम प्रजनन के सबसे जटिल इंट्रासेल्युलर घटकों में से एक है।
में जैवभौतिकी समीक्षाएआईपी पब्लिशिंग द्वारा रिपोर्ट की गई, दक्षिण कोरिया में सोगांग विश्वविद्यालय और चीन में हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ता सिंथेटिक माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट के लिए सबसे आशाजनक विकास और सबसे बड़ी चुनौतियों की पहचान करते हैं।
“यह जीवन की उत्पत्ति और कोशिकाओं की उत्पत्ति को समझने में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर हो सकता है।” – क्वानवू शिन
“अगर वैज्ञानिक कृत्रिम माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट बना सकते हैं, तो हम कृत्रिम कोशिकाएं विकसित कर सकते हैं जो स्वतंत्र रूप से ऊर्जा उत्पन्न कर सकते हैं और अणुओं का निर्माण कर सकते हैं। यह पूरी तरह से नए जीवों या जैव सामग्री के निर्माण का मार्ग प्रशस्त करेगा,” लेखक कुआनो शिन ने कहा।
पौधों में, क्लोरोप्लास्ट पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज में बदलने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं। पौधों और जानवरों में समान रूप से पाए जाने वाले माइटोकॉन्ड्रिया, ग्लूकोज को तोड़कर ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।
एक बार एक कोशिका ने ऊर्जा का उत्पादन किया है, यह अक्सर उस ऊर्जा को स्टोर और स्थानांतरित करने के लिए एडेनोसाइन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) नामक अणु का उपयोग करता है। जब एक सेल एटीपी को तोड़ता है, तो यह ऊर्जा जारी करता है जो सेल के कार्यों को शक्ति प्रदान करता है।
“दूसरे शब्दों में, एटीपी सेल की मुख्य ऊर्जा मुद्रा के रूप में कार्य करता है, और सेल के लिए अधिकांश सेलुलर कार्यों को करने के लिए महत्वपूर्ण है,” शेन ने कहा।
टीम कृत्रिम माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट बनाने के लिए आवश्यक घटकों का वर्णन करती है और आणविक घूर्णन मशीनरी, प्रोटॉन परिवहन और एटीपी उत्पादन के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं के रूप में प्रोटीन की पहचान करती है।
पिछले अध्ययनों ने उन घटकों को दोहराया है जो ऊर्जा-उत्पादक अंग बनाते हैं। कुछ सबसे आशाजनक कार्य जटिल ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया में शामिल मध्यवर्ती प्रक्रियाओं का अध्ययन करते हैं। प्रोटीन और एंजाइम के अनुक्रम को जोड़कर, शोधकर्ताओं ने ऊर्जा दक्षता में सुधार किया।
ऊर्जा-उत्पादक ऑर्गेनेल के पुनर्निर्माण की कोशिश में सबसे महत्वपूर्ण शेष चुनौतियों में से एक एटीपी की स्थिर आपूर्ति बनाए रखने के लिए बदलते परिवेश में आत्म-अनुकूलन को सक्षम करना है। भविष्य के अध्ययनों को जांच करनी चाहिए कि कृत्रिम कोशिकाएं आत्मनिर्भर बनने से पहले इस सीमित लाभ को कैसे सुधारें।
लेखकों का मानना है कि प्राकृतिक प्रक्रियाओं की नकल करने वाली जैविक रूप से यथार्थवादी ऊर्जा उत्पादन विधियों के साथ कृत्रिम कोशिकाओं का निर्माण करना महत्वपूर्ण है। संपूर्ण सेल प्रतिकृति भविष्य के बायोमटेरियल्स और अतीत में अंतर्दृष्टि का कारण बन सकती है।
“यह जीवन की उत्पत्ति और कोशिकाओं की उत्पत्ति को समझने में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर हो सकता है,” शेन ने कहा।
संदर्भ: “कृत्रिम कोशिकाओं में निरंतर रासायनिक ऊर्जा रूपांतरण और उत्पादन के लिए कृत्रिम अंग: सिंथेटिक माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट” ह्यून पार्क, यिचेन वांग, एसईओ ह्यून-मिन, यंगचो रेन, कुआनू शिन और जिओजुन हान द्वारा, 28 मार्च, 2023, यहां उपलब्ध है। जीव पदाथ-विद्य.
डीओआई: 10.1063 / 5.0131071
