میکروب‌ها چگونه انرژی لازم برای رشد خود را تولید می‌کنند؟
میکروب‌ها چگونه انرژی لازم برای رشد خود را تولید می‌کنند؟
مجله علمی ایلیاد - سلول‌ها چگونه انرژی تولید می‌کنند و چگونه از آن استفاده می‌کنند؟ شاید پاسخ به این سوال آسان به نظر برسد، ولی این‌طور نیست. علاوه بر این دانستن اینکه کارخانه‌های میکروبی درون سلولی چگونه انرژی را مصرف می‌کنند و پروتئین‌ها چگونه جانمایی می‌شوند، برای صنعت تخمیر بسیار مهم هستند. اکنون محققین نشان داده‌اند که این امکان وجود دارد که تغییراتی در متابولیسم تخمیر ایجاد کرد تا به این ترتیب تنفس مخمر نان و میکروب «ای‌کولای» بهتر شده و در نتیجه شرایط تخمیر بهینه شود. این تغییر به این معنی است که سلول‌ها را وادار کنیم تا انرژی درونی بیشتری تولید کنند.
پروفسور «جنز نیلسن» از دانشگاه چالمرز سوئد، می‌گوید: «این اطلاعات را می‌توان برای طراحی کارخانه‌های سلولی جدید و بهینه مورد استفاده قرار داد.» پروفسور نیلسن با همراهی همکارانش از بخش زیست‌شناسی دانشگاه چالمرز، متابولیسم سلول‌های ای‌کولای و مخمر نانوایی را با استفاده از مدل‌های ریاضیاتی و آزمایشات زیست‌شناسی مطالعه کرده‌اند. نتایج مطالعات آن‌ها در آکادمی ملی علوم آمریکا ارائه شده است.
سلول‌ها به صورت یکنواخت در حال تولید مولکول‌های پُرانرژی به‌نام «ATP» از گلوکز قند هستند. ATP در حقیقت غذای سلولی است که توسط آنزیم‌های درون سلول مصرف می‌شود. آنزیم‌ها از این انرژی برای ساختن جرم‌های زیستی و دیگر کارهای سلولی استفاده می‌کنند. هر چقدر ATP بیشتری در دسترس باشد، میکروب‌ها بهتر عملیات تخمیر را انجام می‌دهند؛ هر چند حتماً جنبه‌های دیگری نیز در این کار دخیل هستند.
دانشمندان با استفاده از یک رویکرد محاسباتی دریافته‌اند که ATP می‌تواند طی دو راه تولید شود؛ یک راه پُربازده‌ی هوازی که در آن به ازای هر مولکول گلوکز ۲۳.۵ مولکول ATP تولید می‌شود و یک راه تخمیری کم‌بازده که در آن به ازای هر مولکول گلوکز ۱۱ مولکول ATP تولید می‌شود. هر کدام از این راه‌ها، تکمیل کننده‌ی یکدیگر هستند، ولی محققین توانسته‌اند تعادل موجود بین این دو راه را با تغییر شرایط تخمیر و همچنین مقدار شکر و پروتئین در دسترس به هم بزنند. آن‌ها دریافته‌اند که راه پُربازده، به جرم پروتئین بیشتری نیاز دارد.
تغییراتی که دانشمندان در تعادل دو راه تولید ATP ایجاد کرده‌اند، تولید را بالا برده است؛ ولی در عین حال تولید محصولات جانبی تخمیر مانند اتانول در مخمرهای نانوایی را کاهش داده است. این محصولات ناخواسته هستند و تولید مولکول‌های مورد نیاز را کاهش می‌دهند. دانشمندان با این مطالعه نشان داده‌اند که چگونه می‌توان متابولیسم سلول‌ها را تغییر داد تا در آزمایشات آینده موثرتر واقع شوند.