Was ist der Unterschied zwischen lebend und nicht lebend? Vor allem essen und trinken alle Lebewesen – Menschen, Tiere, Vögel, Pilze und Pflanzen können ohne Energie, die aus Nährstoffen gewonnen wird, nicht existieren. Jeder nimmt Nahrung anders zu sich, aber die Aufnahme von Nährstoffen auf zellulärer Ebene ist bei allen Organismen ungefähr gleich. Zellen haben Möglichkeiten, Nährstoffe aufzunehmen, Abfallstoffe abzutransportieren und Organellen mithilfe spezieller Transportmoleküle im Submikrometerbereich mit Grundbausteinen zu versorgen. Aber das Interessanteste ist, dass diese Fähigkeit sogar gegen den Konzentrationsgradienten wirkt. Zum Beispiel ist in einer Zelle viel Glukose konzentriert, und nur eine kleine Menge dieser Substanz ist um sie herum. In diesem Fall kann die Zelle zusätzliche Glukose pumpen, um den Mangel auszugleichen. Tatsächlich ist diese Fähigkeit eine Voraussetzung für die Geburt des Lebens. Die ersten Zellen auf der Erde lernten, die benötigten Nährstoffe in der benötigten Menge aufzunehmen. Mitarbeiter der New York University konnten künstliche Zellen mit einem Ernährungssystem ausstatten.
Die Fähigkeit der Zellen, Stoffe in der benötigten Menge aufzunehmen, ist eine Voraussetzung für ihr Leben
Wie künstlichen Zellen die Aufnahme von Stoffen beigebracht wurde
Damit das Absorptionssystem, also die Membranpumpe, gegen den Konzentrationsgradienten absorbieren kann, benötigt es Energie. Durch biochemische Reaktionen werden Nährstoffe abgebaut, während die Energie ihrer chemischen Bindungen in Form eines ATP-Moleküls sowie in anderen ähnlichen Molekülen gespeichert wird. Aus solchen Molekülen kann es dann leicht von der einen oder anderen Organelle (einzelne Elemente der Zelle, die eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, bis hin zu arithmetischen Berechnungen) extrahiert werden. Ein Teil der Moleküle wird auch zu den Membranpumpen geleitet und versorgt diese mit der für ihre Arbeit notwendigen Energie.
Jede lebende Zelle ist eine ganze 'Pflanze', bestehend aus einzelnen Organellen
< p>Wissenschaftler der New York University konnten künstliche Zellen herstellen, die über eine ähnliche Pumpe verfügen, die Substanzen von außen pumpen kann. Dies wird ausführlich in der Zeitschrift Nature beschrieben. Sie benutzten Licht, um die Pumpe anzutreiben. Es ist zu beachten, dass diese künstlichen Formationen nur mit großer Dehnung als Zellen bezeichnet werden können. Sie sind einfach Membrankapseln, die in der Größe mit roten Blutkörperchen vergleichbar sind. Ihre Membran besteht nicht wie bei lebenden Zellen aus Lipiden, sondern aus Polymer.
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Im Inneren enthalten sie auch keine Systeme, die Zellen besitzen, also keinen Apparat zur Proteinsynthese oder Mitochondrien. Tatsächlich handelt es sich um zelluläre Modelle, aber sie eignen sich gut, um einige grundlegende Prozesse zu studieren. Die Wissenschaftler machten Löcher in die Membran dieser Blasen und setzten eine Molekularpumpe ein. Letztere begannen zu arbeiten und Substanzen zu pumpen, wenn Licht darauf fiel. Als Ergebnis zog er Moleküle in die Blasen, die herum waren. In diesem Fall diente die Pumpe auch als Ventil, das den Inhalt der Blasen nicht austreten ließ. Die Pumpe kann auch so umprogrammiert werden, dass sie den Inhalt der Blase nach außen pumpt und nicht hineinlässt.
Zellernährungsschema – die Membran fängt Substanzen ein und sorgt für deren Abgabe in die Zelle
Natürlich ist die Erfindung der Wissenschaftler noch weit von einem vollwertigen Zellsystem entfernt. Die aufgenommenen Substanzen wurden nicht verdaut, sondern sich einfach im Fläschchen angesammelt. Außerdem kann sich die Pumpe nicht abschalten, wenn sich genügend Nährstoffe in der Zelle ansammeln. Er ist auch nicht in der Lage, eine Substanz von einer anderen zu unterscheiden. Als Wissenschaftler dem umgebenden Nährmedium Escherichia coli hinzufügten, begann die Pumpe daher, auch diese zu absorbieren.
Künstliche Zellen mit einer Pumpe – was sind ihre Vorteile
Wie ich bereits sagte, ist die Fähigkeit der Zellen, Nährstoffe in der benötigten Menge aufzunehmen, die wichtigste Voraussetzung für das Leben von Organismen. Vielleicht können Wissenschaftler die Kapseln modifizieren, und dann sehen sie wirklich wie lebende Zellen aus.
Aber auch jetzt kann die Erfindung bereits verwendet werden. Er kann beispielsweise als Filter verwendet werden, um beispielsweise Flüssigkeiten von Verunreinigungen zu reinigen oder Bakterien zu eliminieren. Darüber hinaus können Bakterien und Schadstoffe theoretisch direkt in den Blasen zerstört werden. Dazu müssen Sie sie lediglich mit bestimmten Reagenzien vorfüllen.
Die Wissenschaftler werden hier nicht aufhören und weiter daran arbeiten, künstliche Zellen zu verbessern. Wir werden über ihre Erfolge auf unserem Yandex.Zen-Kanal berichten, also abonnieren Sie, um nichts zu verpassen. Ich möchte Sie daran erinnern, dass wir vorhin darüber gesprochen haben, wie Wissenschaftler herausgefunden haben, wie man Zellen mit eingebauten Sensoren anbaut, die die Prozesse überwachen, die in ihnen stattfinden.