Ученые пересматривают фотосинтез, чтобы питать наше будущее
Водород является важным товаром, более 60 миллионов тонн которого производится во всем мире каждый год. Однако более 95 процентов из них производится путем паровой конверсии ископаемого топлива, процесс, который является энергоемким и производит углекислый газ. Если бы мы могли заменить хотя бы часть этого на водорослевый биоводород, который производится с помощью света и воды, это имело бы существенное влияние сообщает сайт nexusrus.com.
По сути, это то, что только что было достигнуто в лаборатории Кевина Реддинга, профессора Школы молекулярных наук и директора Центра биоэнергетики и фотосинтеза. Их исследование под названием «Восстанавливающий фотосинтез: химера -гидрогеназы Фотосистемы I, которая вырабатывает водород in vivo», было недавно опубликовано в журнале « Energy and Environmental Science» .
«То, что мы сделали, - это продемонстрировали, что можно перехватить электроны высокой энергии из фотосинтеза и использовать их для управления альтернативной химией в живой клетке», - объяснил Реддинг. «Мы использовали производство водорода здесь в качестве примера».
«Кевин Реддинг и его группа совершили настоящий прорыв в реорганизации комплекса« Фотосистема I », - пояснил Иан Гулд, временный директор Школы молекулярных наук, которая является частью Колледжа гуманитарных наук и наук. «Они не просто нашли способ перенаправить сложную белковую структуру, которую природа разработала для одной цели, чтобы выполнить другой, но не менее важный процесс, но они нашли лучший способ сделать это на молекулярном уровне».
Общеизвестно, что растения и водоросли, а также цианобактерии используют фотосинтез для производства кислорода и «топлива», причем последние являются окисляемыми веществами, такими как углеводы и водород. Существует два пигментно-белковых комплекса, которые управляют первичными реакциями света при кислородном фотосинтезе: Фотосистема I (PSI) и Фотосистема II (PSII).
Водоросли (в этой работе одноклеточная зеленая водоросль Chlamydomonas reinhardtii, или сокращенно Chlamy) обладают ферментом, называемым гидрогеназой, которая использует электроны, полученные из белка ферредоксина, который обычно используется для доставки электронов из PSI в различные места назначения. Проблема заключается в том, что гидрогеназу водорослей быстро и необратимо инактивируют кислородом, который постоянно вырабатывается PSII.
В этом исследовании докторант и первый автор Андрей Каныгин создал генетическую химеру PSI и гидрогеназы, так что они совместно собираются и активны in vivo. Эта новая сборка перенаправляет электроны от фиксации углекислого газа к производству биоводорода.
«Мы подумали, что необходимо использовать несколько радикально разных подходов - поэтому наша сумасшедшая идея подключить фермент гидрогеназу непосредственно к Фотосистеме I, чтобы отвлечь большую часть электронов от расщепления воды (Фотосистемой II), чтобы сделать молекулярный водород, "объяснил Реддинг.
Клетки, экспрессирующие новую фотосистему (PSI-гидрогеназа), вырабатывают водород с высокой скоростью в зависимости от света в течение нескольких дней.
Этот важный результат будет также представлен в следующей статье в Chemistry World - ежемесячном журнале новостей по химии, публикуемом Королевским обществом химии. Журнал освещает текущие события в мире химии, включая исследования, международные деловые новости и государственную политику, поскольку они затрагивают сообщество химической науки.
Грант NSF, финансирующий это исследование, является частью американо-израильского бинарного научного фонда (BSF). В этой договоренности американский ученый и израильский ученый объединяют усилия, чтобы сформировать совместный проект. Американский партнер подает грант на совместный проект в NSF, а израильский партнер подает тот же грант в ISF (Израильский научный фонд). Оба агентства должны согласиться финансировать проект, чтобы получить финансирование от BSF. Профессор Ифтах Якоби из Тель-Авивского университета, партнер Реддинга по проекту BSF, является молодым ученым, который впервые начал работать в TAU около восьми лет назад и сосредоточил свое внимание на различных способах увеличения производства биоводорода из водорослей.
Таким образом, реорганизация фундаментальных процессов фотосинтетических микроорганизмов предлагает дешевую и возобновляемую платформу для создания био-заводов, способных управлять сложными электронными реакциями, работающими только от солнца и использующими воду в качестве источника электронов.
Категория: Техника и наука |
Просмотров: 1754 |
Источник: Общеизвестно, что растения и водоросли, а также цианобактерии используют фотосинтез для производства
| Теги:
| Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
