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        研究證實(shí)了細(xì)胞節(jié)約能源的新途徑
        
			
        
				2019-04-10 10:33:36
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        通過證明大約40年前首次提出的理論，研究人員已經(jīng)證實(shí)了細(xì)胞節(jié)約能量的新方法。
        

        研究證實(shí)了細(xì)胞節(jié)約能源的新途徑
        

        這項(xiàng)由伊利諾伊大學(xué)Carl R. Woese基因組生物學(xué)研究所分子和細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的William William Arends教授和采礦微生物基因組研究主題領(lǐng)導(dǎo)人William Metcalf領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究發(fā)表在mBio上，為科學(xué)家提供了更好的研究了解有機(jī)體如何在全球碳循環(huán)中保存能量和功能。
        

        所有生物體都需要節(jié)約能量來移動(dòng)，生長(zhǎng)和繁殖。細(xì)胞通過產(chǎn)生一種叫做ATP的分子來保存能量，它們通常通過在細(xì)胞膜上形成化學(xué)梯度來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從而為它們提供產(chǎn)生ATP的能量。
        

        有幾種方法可以使這種梯度植物通過光合作用使用光能，人類和動(dòng)物使用化學(xué)能。這些方法已經(jīng)過徹底研究，但在1981年，一位名叫Harry Peck的科學(xué)家提出了另一種節(jié)能方法：一種稱為氫循環(huán)的方法。
        

        氫很容易穿過細(xì)胞膜。Peck提出細(xì)胞內(nèi)的氫可以擴(kuò)散到細(xì)胞外部，酶會(huì)重新捕獲它并產(chǎn)生氫離子，從而產(chǎn)生節(jié)約能量所需的化學(xué)梯度。
        

        該理論受到廣泛批評(píng)。批評(píng)人士表示，電池以這種方式重新奪回氫氣將太困難。
        

        “沒有人真的相信它，”梅特卡夫說。“大多數(shù)人都對(duì)它持懷疑態(tài)度。”
        

        然后，八年前，梅特卡夫和他的實(shí)驗(yàn)室正在研究使用氫氣生長(zhǎng)的甲烷生物。這些生物使用一組稱為氫化酶的酶來產(chǎn)生和消耗氫。
        

        Metcalf和他的實(shí)驗(yàn)室開始創(chuàng)造這些氫化酶的突變體，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)關(guān)閉氫化酶的基因時(shí)，細(xì)胞死亡 - 但這些細(xì)胞也開始產(chǎn)生大量的氫。
        

        “這導(dǎo)致我們認(rèn)為我們的甲烷生成細(xì)胞實(shí)際上正在做的是氫循環(huán)，”梅特卡夫說。“哈利佩克在80年代提出的這個(gè)想法實(shí)際上并沒有人真正相信。”
        

        進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞死亡是因?yàn)樗鼈兪チ酥匦虏东@氫的能力。
        

        “我們可以證明，當(dāng)你失去重新捕獲它的能力時(shí)，不僅細(xì)胞死亡，而且它們分泌大量氫氣，”梅特卡夫說。“這確實(shí)是第一個(gè)令人信服地證明氫循環(huán)是一種節(jié)能機(jī)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。”
        

        經(jīng)過多年的批評(píng)，Peck的想法被證明是正確的 - 至少對(duì)于這些產(chǎn)甲烷細(xì)胞而言。然而，Metcalf說氫循環(huán)可能在其他生物體中很常見。
        

        “哈利佩克不僅是正確的，而且可能一直都在大自然中發(fā)生，”他說。“而且它被這個(gè)事實(shí)掩蓋了......在很多情況下突變是致命的，所以人們無法證明它發(fā)生了。”
        

        它也是不可檢測(cè)的，因?yàn)榧?xì)胞有一種備用方法可以節(jié)約能量，如果它們不能進(jìn)行氫循環(huán)，這會(huì)使它們保持活力。
        

        “他們寧愿做氫循環(huán)，但他們確實(shí)有替代品，”梅特卡夫說。“因此，出于這兩個(gè)原因，這種有意義的節(jié)能機(jī)制，即所有細(xì)胞想要做的事情，都隱藏在明顯的視野中。”
        

        梅特卡夫說，理解這種機(jī)制至關(guān)重要，因?yàn)檫M(jìn)行氫循環(huán)的生物是全球碳循環(huán)的關(guān)鍵參與者。如果科學(xué)家想要了解環(huán)境中元素和分子的平衡，他們也需要了解基本機(jī)制。
        

        “這是節(jié)約能源的關(guān)鍵部分，因此，這些生物如何適應(yīng)和發(fā)展，”他說。“它填補(bǔ)了這些生物如何發(fā)揮作用的知識(shí)空白。”
        
			

			
          
        
			
        
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