Un día, los humanos pueden producir su propia energía eléctrica de la misma manera que las anguilas eléctricas, según un equipo de investigación con sede en Japón. Es el objetivo final que comienza con la comprensión precisa de cómo los pequeños "motores" dentro de las bacterias mantienenequilibrio biológico
Los investigadores se centraron específicamente en un motor rotativo denominado V1 que funciona como parte de una bomba que mueve iones de sodio a través de la membrana como parte de procesos celulares saludables. Publicaron sus resultados en Revista de Química Biológica en línea el 13 de septiembre y en la edición impresa el 8 de noviembre
"La eficiencia de conversión de energía del motor molecular rotativo es mucho mayor que la de los motores hechos por el hombre", dijo Ryota Iino, autora e investigadora del Instituto de Ciencia Molecular de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales y el Departamento de Ciencia Molecular Funcionalen la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad de Graduados para Estudios Avanzados. "Y la conversión de energía por motor molecular rotativo es reversible. Si entendemos completamente el mecanismo, conducirá a la realización de motores altamente eficientes, hechos por el hombre en el futuro."
Para comprender el mecanismo, los investigadores utilizaron una sonda de nanopartículas de oro para observar directamente una sola molécula purificada de bacterias: Enterococcus hirae, que puede causar sepsis en humanos. Al obtener imágenes de una sola molécula con una resolución tan alta, los investigadores podríanobserve su comportamiento a lo largo del tiempo y determine cómo giró el motor para que diferentes secciones interactúen con varias entradas. Al igual que una bomba de pozo que una persona debe arrancar para que el agua fluya hacia arriba, contra la gravedad, la bomba molecular observada debe tomar alguna informaciónenergía para generar más energía para transportar iones contra el gradiente de la membrana bacteriana. La energía que el humano pone en la bomba de mano es limitada, pero la interacción es pesada, en comparación con la cantidad de energía que necesita para que el agua fluya hacia arriba.
"Comenzamos trabajando para comprender cómo la energía química se convierte en la rotación mecánica del motor V1", dijo Iino. "Descubrimos que, si bien las estructuras tridimensionales de V1 y los motores rotativos relacionados son similares, sus componentes químicos ylos mecanismos de acoplamiento mecánico son muy diferentes, lo que sugiere que las funciones celulares dictaron la evolución de diferentes mecanismos funcionales ".
Con este estudio, los investigadores tienen una mejor comprensión de cómo el motor V1 forma un complejo con otro motor rotativo llamado Vo para bombear activamente iones de sodio a través de la membrana celular. En otras palabras, el complejo motor utiliza energía química de la célula pararotar mecánicamente y convertir la energía en potencial electroquímico, al igual que un ser humano utiliza la energía obtenida de los alimentos para formar una bomba de pozo, lo que resulta en la energía generada del flujo de agua.
"A continuación, nos gustaría entender exactamente cómo funciona el mecanismo de conversión de energía del complejo motor", dijo Iino.
Según Iino, las anguilas eléctricas generan energía eléctrica a partir de energía química con un mecanismo similar al complejo motor en este estudio.
"Si podemos entender completamente este mecanismo, es posible desarrollar una batería capaz de convertir la energía para implantarla en una anguila eléctrica artificial o incluso en un humano", dijo Iino.
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Materiales proporcionados por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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