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Forscher sagen, dass Menschen eines Tages in der Lage sein könnten, ihre eigene elektrische Energie durch winzige "Motoren" in Bakterien zu erzeugen. Insbesondere werden diese Rotationsmotoren als V1 bezeichnet und sind der Schlüssel, der die vom Menschen erzeugte Energie Wirklichkeit werden lässt.
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Ein molekularer Rotationsmotor
"Die Energieumwandlungseffizienz von Rotationsmolekularmotoren ist viel höher als die von von Menschen hergestellten Motoren" sagte Ryota Iino, Papierautorin und Forscherin am Institut für Molekularwissenschaften der National Institutes of Natural Sciences und am Department of Functional Molecular Science der School of Physical Sciences der Graduate University for Advanced Studies.
"Und die Energieumwandlung durch einen rotierenden molekularen Motor ist reversibel. Wenn wir den Mechanismus vollständig verstehen, wird dies in Zukunft zur Realisierung hocheffizienter, von Menschen gefertigter Motoren führen."
In ihrer Arbeit verwendeten die Forscher eine Goldnanopartikelsonde, um ein einzelnes Molekül zu beobachten, das aus dem Bakterium Enterococcus hirae gereinigt wurde. Sie wollten bestimmen, wie sich sein Motor für verschiedene Abschnitte drehte.
Sie stellten fest, dass sich der Motor wie eine Molekularpumpe verhält. Er musste etwas Energie aufnehmen, um mehr Energie für den Transport von Ionen gegen den Gradienten der Bakterienmembran zu erzeugen.
"Wir haben zunächst versucht zu verstehen, wie chemische Energie in die mechanische Rotation des V1-Motors umgewandelt wird", sagte Iino. "Wir haben festgestellt, dass die dreidimensionalen Strukturen von V1 und verwandten Rotationsmotoren zwar ähnlich sind, ihre chemischen undDie mechanischen Kopplungsmechanismen sind sehr unterschiedlich, was darauf hindeutet, dass zelluläre Funktionen die Entwicklung verschiedener Funktionsmechanismen diktierten. "
Es wurde festgestellt, dass der V1-Motor mit einem anderen Rotationsmotor namens Vo einen Komplex bildet. Diese Motoren könnten dann Natriumionen durch die Zellmembran pumpen und dabei Energie erzeugen.
Genau wie Aale
"Als nächstes möchten wir genau verstehen, wie der Energieumwandlungsmechanismus des Motorkomplexes funktioniert", sagte Iino.
Dies ist wichtig, da es ähnlich ist, wie elektrische Aale ihre elektrische Energie aus chemischer Energie erzeugen.
"Wenn wir diesen Mechanismus vollständig verstehen können, ist es möglicherweise möglich, eine Batterie zu entwickeln, die in der Lage ist, Energie in ein künstliches elektrisches Aal oder sogar in einen Menschen umzuwandeln", sagte Iino.
Die Studie wird im veröffentlicht Journal of Biological Chemistry.