簡述生物試劑合成細(xì)胞所遇到的問題

由海德堡大學(xué)的馬克斯·普朗克醫(yī)學(xué)研究所，海德堡大學(xué)，馬克斯·普朗克學(xué)校至關(guān)重要的生活團(tuán)隊(duì)以及以KerstinGöpfrich為首的Exzellenzcluster 3D Matter Made to Order團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)通過實(shí)現(xiàn)對(duì)以下方面的*控制實(shí)現(xiàn)了里程碑囊泡。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們生物試劑了“巨大的單層囊泡”，它們是微米級(jí)大小的氣泡，外殼由類似于天然膜的脂質(zhì)雙層制成。各種脂質(zhì)結(jié)合在一起產(chǎn)生相分離的囊泡-具有膜半球的囊泡具有不同的組成。當(dāng)周圍溶液中溶解物質(zhì)的濃度增加時(shí)，滲透作用導(dǎo)致水通過膜從囊泡中排出。這使囊泡的體積縮小，同時(shí)保持膜表面相等。在相界面處產(chǎn)生的張力使囊泡變形。他們沿著自己的“赤道”收縮自己-隨著滲透壓的增加而逐漸收縮-直到兩半*分開形成具有不同膜組成的兩個(gè)(現(xiàn)在是單相)“女兒細(xì)胞”。何時(shí)發(fā)生分離僅取決于滲透活性顆粒的濃度比(摩爾滲透壓濃度)，并且與囊泡的大小無關(guān)。

生物試劑合成細(xì)胞的一大挑戰(zhàn)是它們必須能夠分裂以產(chǎn)生后代。海德堡的一個(gè)研究小組在《Angewandte Chemie》雜志上介紹了一種可重復(fù)的合成囊泡分裂機(jī)制。它基于滲透作用，可以通過酶促反應(yīng)或光照來控制。

生物不能簡單地從無生命的物質(zhì)中出現(xiàn)(“生物發(fā)生”)，而細(xì)胞總是來自已有的細(xì)胞。從頭開始新建的合成細(xì)胞的前景正在改變這一范例。但是，這條道路上的一個(gè)障礙是受控分裂的問題-擁有“后代”的要求。

提高滲透壓的方法也沒有作用。研究小組使用的方法包括使用蔗糖溶液并添加一種將葡萄糖和果糖分解以緩慢增加濃度的酶。利用光引發(fā)溶液中分子的分裂，研究人員可以對(duì)分離進(jìn)行*的空間和時(shí)間控制。使用嚴(yán)格控制的局部照射，可以使單個(gè)囊泡周圍的濃度選擇性增加，從而觸發(fā)其選擇性分裂。