Новости космоса и технологий. » Химия » Сотовая силовая установка утилизирует отработанные газы

Сотовая силовая установка утилизирует отработанные газы

Опубликовал: Admin, 17-11-2020, 01:01, Химия, 56, 0

Сотовая силовая установка утилизирует отработанные газы

Отходящие газы многих отраслей промышленности содержат в основном оксид углерода и диоксид углерода. В настоящее время эти газы просто выбрасываются в нашу атмосферу, но вскоре это может измениться. Идея состоит в том, чтобы использовать силу бактерий для превращения токсичных отработанных газов в ценные соединения, такие как ацетат или этанол. Впоследствии их можно использовать в качестве биотоплива или основных компонентов для синтетических материалов. Первые испытательные растения реального размера уже проходят оценку с использованием этого преобразования в промышленном масштабе, и звездой этого процесса являются бактерии, которые поглощают угарный газ, углекислый газ и дигидроген, среди которых, безусловно, является Clostridium autoethanogenum.

«У этого микроба были охарактеризованы основные направления метаболизма, используемые для преобразования газа», - говорит Тристан Вагнер, руководитель группы «Микробный метаболизм» Института морской микробиологии им. Макса Планка. «Но на молекулярном уровне все еще остается много вопросов». В центре внимания ученых из Бремена: как токсичен окись углерода обработаны ферментами с такой потрясающей эффективностью?

Большой сюрприз в кристалле

молекулярный уровень знание углерод конверсия монооксида получена в результате исследований, проведенных на видах Moorella thermoacetica. Это удобный и хорошо изученный морской модельный организм, но в отличие от Clostridium autoethanogenum, он демонстрирует плохую способность очищать отходящие газы. Обе бактерии используют один и тот же фермент для преобразования окиси углерода: CO-дегидрогеназа /ацетил-CoA-синтаза, сокращенно CODH /ACS. Это очень распространенный фермент, существовавший еще в первобытные времена на Земле. «Поскольку оба вида используют один и тот же фермент для преобразования окиси углерода, мы ожидали увидеть точно такую ​​же структуру с небольшими различиями», - говорит Вагнер.

В своих исследованиях Вагнер и его коллега Оливье Н. Лемер изучают бактерию Clostridium autoethanogenum, чтобы понять, как она может процветать в термодинамике жизни, используя метаболизм, подобный метаболизму первых живых форм. Оливье Н. Лемер выращивал бактерии и очищал их CODH /ACS в отсутствие кислорода, который вреден для фермента. Два ученых использовали метод кристаллизации для получения кристаллов фермента CODH /ACS и определения трехмерной структуры белка с помощью рентгеновской кристаллографии. «Когда мы увидели результаты, мы не поверили своим глазам», - говорит Вагнер. «Интерфейс CODH-ACS из Clostridium autoethanogenum резко отличается от модели Moorella thermoacetica, хотя это был тот же фермент и похожие бактерии».

Те же ингредиенты, другая архитектура

После этого два исследователя провели дальнейшие эксперименты, чтобы доказать, что первая структура была не артефактом, а биологической реальностью. Следующие эксперименты подтвердили первоначальную модель. Таким образом, открытие явно опровергает предыдущее предположение о том, что фермент CODH /ACS всегда имеет одинаковую общую структуру. «Фермент Moorella thermoacetica имеет линейную форму», - объясняет Оливье Н. Лемер, первый автор исследования, которое недавно было опубликовано в научном журнале BBA Bioenergetics . «В Moorella thermoacetica фермент производит моноксид углерода в CODH и используется в ACS. Между ними он улавливается и направляется через герметичный газовый канал. ACS в конечном итоге синтезирует ацетил-КоА, строительный блок, который далее перерабатывается в ацетат и этанол. Остальная часть клетки не видит окиси углерода ».

Но Clostridium autoethanogenum непосредственно поглощает окись углерода. «У Clostridium autoethanogenum фермент CODH /ACS имеет не только одно отверстие, но и несколько. Таким образом он может собирать как можно больше окиси углерода и направлять его в целую систему туннелей, действующих в обоих направлениях», - говорит Лемэр. «Эти результаты показывают перестановку внутренних газовых туннелей во время эволюции этих бактерий, что предположительно приводит к двунаправленному комплексу, который обеспечивает высокий поток преобразования моноксида углерода в сторону сохранения энергии и ассимиляции моноксида углерода, действуя как основная клеточная энергетическая установка». В конце процесса также образуются ацетат и этанол, которые можно использовать для производства топлива.

«Теперь у нас есть представление о том, как выглядит этот очень эффективный и надежный фермент», - говорит Тристан Вагнер. «Но наше открытие - всего лишь один шаг вперед. Среди прочего, все еще остается открытым вопрос, как бактерии могут выжить и использовать угарный газ для удовлетворения своих потребностей в энергии всех клеток. У нас есть некоторые гипотезы, но мы все еще находимся в начале. Чтобы понять весь химический процесс превращения окиси углерода в ацетат и этанол, необходимо изучить дополнительные белки ».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии