人體嚴(yán)重依賴電荷。閃電般的能量脈沖穿過(guò)大腦和神經(jīng)，大多數(shù)生物過(guò)程都依賴于穿過(guò)我們身體每個(gè)細(xì)胞膜的電離子。
這些電信號(hào)是可能的，部分原因是存在于細(xì)胞膜兩側(cè)的電荷不平衡。直到最近，研究人員還認(rèn)為膜是造成這種不平衡的重要組成部分。但當(dāng)斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)水和空氣的微滴之間可能存在類似的不平衡電荷時(shí)，這種想法被顛覆了。
現(xiàn)在，杜克大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，這些類型的電場(chǎng)也存在于另一種稱為生物凝結(jié)物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)部和周?chē)＞拖衿≡谒械挠偷我粯?，這些結(jié)構(gòu)因密度差異而存在。它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)形成隔室，而不需要膜的物理邊界。
受先前研究表明水的微滴與空氣或固體表面相互作用會(huì)產(chǎn)生微小的電不平衡的啟發(fā)，研究人員決定看看小型生物凝結(jié)物是否也是如此。他們還想看看這些不平衡是否會(huì)像其他系統(tǒng)一樣引發(fā)活性氧“氧化還原”反應(yīng)。
他們的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)于 4 月 28 日發(fā)表在《化學(xué)》雜志上，可能會(huì)改變研究人員對(duì)生物化學(xué)的看法。它還可以提供有關(guān)地球上第一個(gè)生命如何利用出現(xiàn)所需能量的線索。
“在沒(méi)有酶催化反應(yīng)的生命起源前環(huán)境中，能量從何而來(lái)?” 在 Alan L. Kaganov 生物醫(yī)學(xué)工程特聘教授 Ashutosh Chilkoti 和 James L. Meriam 生物醫(yī)學(xué)工程特聘教授 Lingchong You 實(shí)驗(yàn)室工作的杜克大學(xué)博士后研究員戴一帆問(wèn)道。
“這一發(fā)現(xiàn)為反應(yīng)能量的來(lái)源提供了一個(gè)合理的解釋，就像電場(chǎng)中點(diǎn)電荷的勢(shì)能一樣，”戴說(shuō)。
當(dāng)電荷在一種材料和另一種材料之間跳躍時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生分子碎片，這些分子碎片可以配對(duì)并形成化學(xué)式為 OH 的羥基自由基。然后它們可以再次配對(duì)形成微量但可檢測(cè)的過(guò)氧化氫 (H2O2)。
“但是除了細(xì)胞膜之外，很少在生物體系中研究界面，細(xì)胞膜是生物學(xué)最重要的部分之一，”戴說(shuō)。“所以我們想知道生物凝聚物的界面可能會(huì)發(fā)生什么，也就是說(shuō)，如果它也是一個(gè)不對(duì)稱系統(tǒng)。”
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