未来的发电站:人造细胞

　　研究人员确定了人工线粒体和叶绿体最有前途的进展和最大的挑战。该团队描述了构建合成线粒体和叶绿体所需的成分，并确定蛋白质是分子旋转机械、质子运输和ATP生产的最重要方面。作者认为，用模拟自然过程的生物现实的能量生成方法来创造人造细胞是很重要的;复制整个细胞可能会导致未来的生物材料。

　　

   

   

脂质体内人工叶绿体和线粒体的概念，通过光合作用和细胞呼吸产生自我维持的能量。

自然界中的能量生产是叶绿体和线粒体的责任，对于在实验室中制造可持续的合成细胞至关重要。线粒体不仅是中学生物学格言所说的“细胞的动力”，而且是人工复制的最复杂的细胞内成分之一。

在AIP出版社的《Biophysics Reviews》上，来自韩国西江大学和中国哈尔滨工业大学的研究人员确定了人工线粒体和叶绿体最有前途的进展和最大的挑战。

“如果科学家能够创造出人造线粒体和叶绿体，我们就有可能开发出能够产生能量并自主合成分子的合成细胞。这将为创造全新的生物或生物材料铺平道路，”作者Kwanwoo Shin说。

在植物中，叶绿体利用阳光将水和二氧化碳转化为葡萄糖。线粒体存在于动植物体内，通过分解葡萄糖产生能量。一旦细胞产生能量，它通常使用一种叫做三磷酸腺苷(ATP)的分子来储存和转移能量。当细胞分解ATP时，它会释放能量，为细胞的功能提供动力。Shin说:“换句话说，ATP是细胞的主要能量货币，它对细胞执行大多数细胞功能至关重要。”该团队描述了构建合成线粒体和叶绿体所需的成分，并确定蛋白质是分子旋转机械、质子运输和ATP生产的最重要方面。先前的研究复制了构成能量产生细胞器的成分。一些最有前途的工作是研究复杂能量产生过程中涉及的中间操作。通过连接蛋白质和酶的序列，研究人员提高了能源效率。试图重建能量生产细胞器的最大挑战之一是在不断变化的环境中实现自我适应，以保持ATP的稳定供应。未来的研究必须研究如何在合成细胞自我可持续之前改进这一限制特征。

作者认为，用模拟自然过程的生物现实的能量产生方法来创造人造细胞是很重要的。复制整个细胞可能会导致未来的生物材料，并有助于了解过去。

Shin说:“这可能是理解生命起源和细胞起源的一个重要里程碑。”

Artificial organelles for sustainable chemical energy conversion and production: Artificial mitochondria and chloroplasts