CáC NHà KHOA HỌC Ví TY THỂ VỚI BỘ PIN TESLA

Nghiên cứu mới tiết lộ rằng ty thể, những cơ quan nhỏ bé sống bên trong tế bào và cung cấp năng lượng cho chúng, hoạt động giống như một bộ pin Tesla hơn là loại pin mà bạn đặt trong đèn pin.

Nghiên cứu mới xem xét lại cấu trúc của ty thể, được hiển thị ở đây.

Ngoài các tế bào hồng cầu, tất cả các tế bào trong cơ thể con người đều chứa một hoặc nhiều ti thể, và một số chứa hàng nghìn. Các cấu trúc bên trong tế bào, hoặc các bào quan, sử dụng oxy để tạo ra các đơn vị năng lượng hóa học cho tế bào.

Ti thể khác thường ở chỗ chúng có hai lớp màng: một lớp nhẵn ở bên ngoài và một lớp nhăn nheo, gấp khúc ở bên trong.

Các nhà khoa học gọi các nếp gấp của màng trong ty thể là cristae. Cho đến gần đây, họ tin rằng mục đích của việc gấp là để tăng diện tích bề mặt để sản xuất năng lượng.

Tuy nhiên, các tác giả của một Tạp chí EMBO giấy nghiên cứu xua tan ý tưởng này.

Thay vào đó, họ đề xuất rằng cristae giống như các bộ pin độc lập hoạt động cùng nhau trong một mảng, tương tự như các bộ pin Tesla cung cấp năng lượng cho ô tô điện.

Một loạt các pin tự trị

Các nhà nghiên cứu đã đưa ra kết luận này sau khi hình dung quá trình sản xuất năng lượng bên trong ty thể với sự trợ giúp của kính hiển vi có độ phân giải cao.

Tác giả nghiên cứu cao cấp, Tiến sĩ Orian S. Shirihai, giáo sư y khoa về nội tiết và dược học tại Trường Y David Geffen, cho biết: “Những gì hình ảnh cho chúng tôi biết là mỗi vết nứt này độc lập về điện, hoạt động như một pin tự trị. Đại học California, Los Angeles.

Ông cho biết thêm: “Một con crista có thể bị hư hỏng và ngừng hoạt động trong khi những con khác vẫn duy trì tiềm năng màng của chúng”.

Trong một thời gian dài, các nhà khoa học tin rằng mỗi ty thể bao gồm một đơn vị năng lượng sinh học duy nhất. Các tác giả tham khảo các thí nghiệm điển hình trước đây, kết quả của chúng khiến các nhà điều tra kết luận rằng “toàn bộ bào quan hoạt động như một đơn vị điện hóa”.

Thật vậy, những gì Tiến sĩ Shirihai có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi truyền thống đã xác nhận điều này. Việc quan sát các tế bào hoạt động tốt với một vài ti thể rất dài không gợi ra ý tưởng về nhiều pin nhỏ.

“Không ai nhìn vào điều này trước đây bởi vì chúng tôi bị khóa chặt vào lối suy nghĩ này; giả định rằng một ti thể có nghĩa là một pin, ”ông giải thích.

Hình ảnh độ phân giải cao chưa từng có

Tuy nhiên, các cuộc trò chuyện với các kỹ sư thiết kế xe điện đã khiến Tiến sĩ Shirihai nhận thức được lợi thế của các mảng gồm nhiều pin nhỏ thay vì một pin lớn.

“[Tôi] có điều gì đó xảy ra với một tế bào [pin],” anh lưu ý, “hệ thống có thể tiếp tục hoạt động và nhiều pin nhỏ có thể cung cấp dòng điện rất cao khi bạn cần.”

Tùy thuộc vào kiểu xe, xe điện Tesla có thể có tới 7.000 tế bào pin nhỏ. Chúng có dạng lưới cho phép xe sạc nhanh và làm mát hiệu quả. Sự sắp xếp như vậy cũng mang lại rất nhiều sức mạnh cho việc tăng tốc.

Để xem xét kỹ hơn bên trong ty thể, nhóm nghiên cứu “đã phát triển một cách tiếp cận mới để tạo hình ảnh [màng trong ty thể] ở độ phân giải không gian cao trong tế bào sống.” Các nhà khoa học trước đây chưa từng thấy độ phân giải cao như vậy.

Với kính hiển vi có độ phân giải cao mới được tối ưu hóa, nhóm nghiên cứu có thể hình dung sự phân bố điện áp và sản xuất năng lượng bên trong ty thể.

Các cụm protein hoạt động giống như chất cách điện

Các nhà nghiên cứu đã thấy cách các cụm protein giữa các cristae hoạt động như chất cách điện. Họ đã biết rằng nếu không có các cụm protein, các ti thể phân hủy dễ dàng hơn. Trên thực tế, nhóm nghiên cứu cũng đã thấy cách các ty thể thiếu các cụm protein hoạt động giống một tế bào pin lớn hơn.

Các tác giả cho rằng những phát hiện nghiên cứu này làm tăng sự hiểu biết không chỉ về cách hoạt động của ti thể mà còn về cách các cơ quan này góp phần gây ra bệnh tật, lão hóa và thậm chí cả các biến chứng y tế.

Các chuyên gia đã liên hệ một số biến chứng y tế - chẳng hạn như chấn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ - với sự gián đoạn nghiêm trọng của các khuyết tật trong ti thể.

Tiến sĩ Shirihai trầm ngâm: “Các chuyên gia về pin mà tôi đã nói chuyện ban đầu rất vui mừng khi biết rằng họ đã đúng.”

Các nhà khoa học tin rằng ty thể phát triển từ một sự hợp tác cổ xưa xảy ra khi các tế bào có nhân nhấn chìm các tế bào đơn giản phụ thuộc vào oxy thiếu nhân. Đổi lại để được bảo vệ, tế bào đã được nội hóa hay còn gọi là bào quan cung cấp năng lượng cho vật chủ của nó.