Биологи научились создавать сложные молекулы с помощью электричества
Группа немецких ученых разработала совершенно новый способ производства богатых энергией сложных молекул при помощи особого метаболического пути и электричества. Описанный в исследовании метод позволяет создавать молекулы для хранения энергии и информации — от белков и нуклеиновых кислот до крахмала и гликогена. Подобная технология может положить начало новому подходу к устойчивой, климатически нейтральной биоэкономике.
В последнее время проблема изменения климата становится все более популярной, а для ее решения ученые и политики все чаще обращаются к возобновляемым источникам энергии. В этой связи в первую очередь обычно упоминают добычу энергии с помощью солнечных панелей и ветрогенераторов. Однако одной из основных проблем в достижении так называемого углерод-нейтрального общества остается хранение и последующее использование накопленной чистой электроэнергии.
Свою альтернативу стандартным системам хранения электроэнергии — батареям и аккумуляторам — предложила команда ученых под руководством специалистов из Института наземной микробиологии имени Макса Планка в Марбурге (Германия). Исследователи разработали искусственный метаболический путь, использующий электричество для производства аденозинтрифосфата (АТФ) — высокоэнергетической биомолекулы, которую затем можно использовать для образования богатых энергией химических соединений, таких как крахмал или гликоген.
Растения и животные используют эти биополимеры для запасания энергии в организме, поэтому ученые предложили их в качестве альтернативного способа хранения электроэнергии. Метаболический путь, приводящий к синтезу АТФ при помощи электричества и названный авторами работы «циклом ААА», образован всего четырьмя биокатализаторами. Первый и основной фермент, альдегидферредоксиноксидоредуктаза (АОР), снимая электрон с катода, восстанавливает рабочую молекулу пропионата, которая затем участвует еще в трех реакциях, прежде чем возвращается в исходное состояние.
Фермент АОP открыли при изучении генома малоизвестной протеобактерии Aromatoleum aromaticum. Изначально этот микроорганизм привлек интерес ученых из-за своей способности к разложению нефти в бескислородных условиях. В отличие от похожих ферментов других организмов, выбранный АОР обладает высокой активностью при комнатной температуре и относительно стабилен при контакте с кислородсодержащей атмосферой (период полураспада — более часа).
«Никогда ранее не было возможности проводить АТФ-зависимые биохимические реакции с помощью электричества. Цикл ААА теперь может напрямую преобразовывать электрическую энергию в биохимическую. Это позволит синтезировать богатые энергией ценные ресурсы, такие как крахмал, биотопливо или белки, из простых клеточных строительных блоков, а в будущем даже из углекислого газа. Возможно, даже можно будет использовать биологические молекулы для хранения электрической энергии», — пояснил Тобиас Эрб (Tobias Erb), директор Института наземной микробиологии имени Макса Планка и последний соавтор статьи.
Используя цикл ААА, команда исследователей показала возможность синтеза не только молекулы АТФ, но и глюкозо-6-фосфата — важного строительного блока крахмала и гликогена. Более того, разработанный метаболический путь позволил поддерживать энергозатратные процессы синтеза РНК (транскрипцию) и белков (трансляцию), требующие непрерывного поступления АТФ.
Тем не менее ученым предстоит провести множество исследований, прежде чем их идею можно будет задействовать в практических приложениях. Ферментам все еще не хватает стабильности, и они разрушаются под воздействием кислорода, поэтому сегодня преобразуется лишь небольшое количество энергии.
Подробное описание исследования изложено в статье, опубликованной в журнале Joule.
Telegram 
Дзен 
VK В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии