Вчені навчили штучні клітини всмоктувати поживні речовини

30

Чим відрізняється живе від неживого? в першу чергу всі живі організми їдять і п’ють — люди, звірі, птахи, гриби і рослини не можуть існувати без енергії, яку отримують з поживних речовин. Споживають їжу все по-різному, але отримання поживних речовин на клітинному рівні відбувається приблизно однаково у всіх організмів. Клітини способи всмоктувати в себе поживні речовини, витягувати відходи і постачати органели основними будівельними блоками в субмікрометровому масштабі за допомогою спеціальних транспортних молекул. Але, найцікавіше, що ця здатність працює навіть проти градієнта концентрації. Наприклад, в клітці сконцентровано багато глюкози, а навколо неї лише невелика кількість цієї речовини. В такому випадку клітина може закачати додаткову глюкозу, щоб заповнити її недолік. По суті, ця здатність є необхідною умовою для зародження життя. Перші клітини на землі навчилися поглинати ті поживні речовини, які їм потрібні в необхідній для них кількості. Співробітники нью-йоркського університету змогли забезпечити штучні клітини системою харчування.

Здатність клітин вбирати речовини в необхідній для них кількості-обов’язкова умова для їх життя

Як штучні клітини навчили вбирати речовини

Щоб система вбирання речовин, тобто мембранний насос, міг поглинати проти градієнта концентрації, йому необхідна енергія. В результаті біохімічних реакцій поживні речовини розщеплюються, при цьому енергія їх хімічних зв’язків зберігається у вигляді молекули атф, а також в аналогічних їй інших молекул. Потім з таких молекул вона легко витягується тими чи іншими органоидам (окремим елементам клітини, які виконують найрізноманітніші функції, аж до арифметичних обчислень). У тому числі частина молекул направляється до мембранних насосів, забезпечуючи їх необхідної для роботи енергією.

Кожна жива клітина являє собою цілий “завод”, що складається з окремих органоїдів

Вчені нью-йоркського університету змогли створити штучні клітини, які володіють подібним насосом, здатним закачувати речовини ззовні. Детально про це описано в журналі nature. В якості енергії для насоса вони використовували світло. Слід зазначити, що клітинами ці штучні утворення назвати можна лише з великою натяжкою. Вони являють собою просто мембранні капсули, за розміром порівнянні з еритроцитами. Їх мембрана виконана не з ліпідів, як у живих клітин, а з полімеру.

Ще більше інформації про останні відкриття і досягнення вчених ми публікуємо на нашому telegram-каналі

Всередині вони теж не містять ніяких систем, якими володіють клітини, тобто не мають апарату для синтезу білка або мітохондрій. По суті, вони являють собою клітинні макети, проте цілком годяться для вивчення деяких фундаментальних процесів. У мембрані цих бульбашок вчені робили отвори і вставляли молекулярний насос. Останній починав працювати і закачувати речовини, коли на нього потрапляло світло. В результаті він втягував всередину бульбашок молекули, які знаходилися навколо. При цьому насос служив одночасно і клапаном, який не давав вийти назовні вмісту бульбашок. Насос також можна перепрограмувати, щоб він викачував вміст бульбашки назовні і не пропускав всередину.

Схема живлення клітини-мембрана захоплює речовини і забезпечує їх доставку всередину клітини

Звичайно, до повноцінної клітинної системи винаходу вчених ще далеко. Вбрані речовини не перетравлювалися, а просто накопичувалися всередині бульбашки. Крім того, насос не здатний сам вимикатися, коли в клітці накопичується достатня кількість поживних речовин. Також він не здатний відрізняти одну речовину від іншого. Тому, коли вчені додали в навколишнє живильне середовище кишкові палички, то насос став поглинати навіть їх.

Штучні клітини з насосом — в чому їх користь

Як я сказав вище, здатність клітин поглинати поживні речовини в необхідній для них кількості є головною умовою для життя організмів. Можливо, вченим вдасться доопрацювати капсули, і тоді вони дійсно будуть схожі на живі клітини.

Однак, навіть зараз винаходу вже можна знайти застосування. Наприклад, його можна використовувати як фільтр, наприклад, для очищення рідин від забруднень або усунення бактерій. Причому бактерії і забруднюючі речовини теоретично можна руйнувати прямо всередині бульбашок. Для цього потрібно лише попередньо заповнювати їх певними реагентами.

Яндекс.дзен-каналі, тому підписуйтесь, щоб не пропустити. Нагадаю, раніше ми розповідали про те, що вчені придумали як вирощувати клітини з вбудованими датчиками, які стежать за процесами, які відбуваються всередині них.