Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Kaedah baru pengeluaran tenaga mikroba ditemui

Anonim

Bagi semua makhluk hidup untuk berjaya, mereka mesti menghasilkan semula dan mempunyai tenaga untuk melakukannya. Keupayaan organisma untuk mengeluarkan tenaga dari persekitarannya-dan untuk melakukannya lebih baik daripada pesaingnya-adalah keperluan utama untuk hidup. Sehingga baru-baru ini dianggap bahawa dalam semua biologi, dari mikroba kepada manusia, terdapat hanya dua kaedah untuk menjana dan memelihara tenaga yang diperlukan untuk metabolisme sel dan survival.

iklan


Kini penyelidik telah menemui satu kaedah ketiga pengeluaran tenaga mikrob, yang dipanggil "penggabungan elektron berasaskan flavin" (FBEB). Kaedah yang baru ditemui itu sebenarnya merupakan bentuk purba penjanaan dan pemuliharaan tenaga tetapi sangat berbeza daripada proses yang diketahui bahawa ia mewakili pergeseran paradigma bagaimana saintis memikirkan cara organisma mendapatkan tenaga. Mekanisme bagaimana kerja FBEB tidak diketahui - iaitu, sehingga penemuan dibuat oleh penyelidik dari Pusat Penyelidikan Frontier Energy, BETCy, yang mana ahli-ahlinya termasuk Cara E. Lubner, David W. Mulder, dan Paul W Raja dari Laboratorium Tenaga Diperbaharui Kebangsaan Jabatan Tenaga Amerika Syarikat (NREL).

Pasukan itu memeriksa ciri-ciri mekanikal pemangkin yang tidak diketahui sebelumnya, memperoleh gambaran yang kritis dan komprehensif mengenai cara kerja FBEB. Salah satu penemuan yang paling penting adalah bagaimana molekul flavin yang unik dapat menghasilkan dua tahap tenaga daripada sebatian prekursor tunggal. Satu tahap digunakan untuk melakukan tindak balas kimia mudah, sementara yang lain lebih bertenaga digunakan untuk melakukan kimia yang lebih sukar untuk membentuk sebatian tenaga tinggi. Dengan berbuat demikian, kedua-dua tindak balas digabungkan bersama supaya tenaga yang biasanya terbuang dipelihara di dalam senyawa tenaga tinggi.

FBEB membolehkan organisma mendapatkan lebih banyak tenaga "bang untuk wangnya, " dan pemain utama adalah flavin unik yang membolehkan enzim untuk melaksanakan tenaga memelihara kimia tidak seperti yang lain yang telah dikaji. Penyelidikan ini membawa pemahaman baru tentang penggabungan elektron dan menetapkan model prinsip-prinsip mekanistik yang mendasari mereka berfungsi. "Hasilnya akan membolehkan strategi baru untuk sistem biologi kejuruteraan untuk pengeluaran bahan api dan bahan kimia yang lebih cekap dan untuk membangunkan proses pemangkin yang mengoptimumkan penukaran tindak balas elektrokimia, " kata penyelidik NREL Cara Lubner. "Memahami biokimia bifurasi akan membolehkan lebih banyak strategi yang dimaklumkan untuk mikrob bioengineering untuk menghasilkan tahap biofuel yang lebih tinggi dan bahan kimia yang dikurangkan."

Butir-butir kajian boleh didapati dalam artikel "Makhluk-makhluk mekanisme ke dalam pemuliharaan tenaga oleh penggabungan elektron berasaskan flavin" dalam jurnal Nature Chemical Biology . Artikel ini ditulis oleh anggota BETCy, yang terletak di NREL, Montana State University, Arizona State University, University of Georgia, dan University of Kentucky.

"Seperti yang kita lebih memahami kaedah pembezaan, kita membayangkan bahawa bahan dan pemangkin baru boleh direka bentuk yang mempunyai kecekapan peningkatan yang sama pada kimia penting yang mereka lakukan, " kata saintis NREL David Mulder. Satu hasil yang berpotensi adalah hasil sampingan yang sedikit daripada proses pemangkin (produk sampingan biasanya akibat proses tidak cekap tenaga) dan oleh itu penjimatan bahan dan wang yang dibelanjakan untuk proses perindustrian. Ia juga mungkin untuk memanfaatkan laluan yang cekap tenaga ini di dalam sel-sel hidup oleh mikroba kejuruteraan untuk menggunakannya dengan lebih baik untuk menghasilkan produk yang lebih baik seperti bahan kimia, bahan api, atau gas hidrogen.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh DOE / Makmal Tenaga Diperbaharui Kebangsaan . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Carolyn E Lubner, David P Jennings, David W Mulder, Gerrit J Schut, Oleg A Zadvornyy, John P Hoben, Monika Tokmina-Lukaszewska, Luke Berry, Diep M Nguyen, Gina L Lipscomb, Brian Bothner, Anne K Jones, Anne-Frances Miller, Paul W King, Michael WW Adams, John W Peters. Wawasan mekanis ke dalam pemuliharaan tenaga oleh borurasi berasaskan flavin . Biologi Kimia Alam, 2017; DOI: 10.1038 / nchembio.2348