Найденный энзим решит проблему биотоплива

18.08.2013

Ученые обнаружили фермент, который в несколько раз увеличивает выработку биотоплива из растительного сырья. Возможно, это открытие сделает возобновляемый источник топлива конкурентоспособным в сравнении с нефтью.

Международная группа ученых из VIB and Ghent University (Бельгия), Университета Данди (Великобритания), Института Джеймса Хаттона (Великобритания) и Университета Висконсина (США) обнаружили новый ген, ответственный за процесс биосинтеза лигнина. Это очень важное открытие, поскольку лигнин является единственным препятствием на пути к дешевому биотопливу.

Лигнин является основным компонентом вторичной клеточной стенки растения. Это вещество препятствует эффективной переработке биомассы в топливо. Стенка растительной клетки состоит в основном из лигнина и молекул сахара, таких как целлюлоза. Именно целлюлозу можно преобразовать в глюкозу, которую, в свою очередь, перерабатывают с помощью ферментации в спирт (основу топлива). К сожалению, из-за лигнина сделать это непросто, поскольку лигнин прочно скрепляет молекулы сахара. В природе это обеспечивает жесткость стеблям растений, которые таким образом могут расти вверх. Удаление лигнина требует энергоемких и экологически вредных промышленных процессов, что делает биотопливо дорогим и иногда даже более вредным для окружающей среды, чем нефтяное.

Если бы удалось найти быстрый и дешевый способ удаления лигнина или вывести растения с минимумом лигнина и максимумом быстрорастущей биомассы, то это дало бы мощный толчок прогрессу в области зеленой энергетики.

На протяжении многих лет исследователи изучали пути биосинтеза лигнина в растениях. Международной группе ученых, изучающей данный вопрос на растениях арабидопсис (Arabidopsis thaliana), удалось обнаружить новый фермент, отвечающий за производство лигнина. Этот фермент, названный кафойл шикимат эстеразы (caffeoyl shikimate esterase или CSE), играет центральную роль в биосинтезе лигнина. Отключение гена, ответственного за производство CSE, снижает количество лигнина в растении на 36%.

Кроме того, даже тот лигнин, что остается в растении, имеет измененную структуру и легче удаляется из растения. В результате, отключение гена CSE увеличивает эффективность прямого преобразования целлюлозы в глюкозу из предварительно обработанной растительной биомассы в 4 раза: с 18% в контрольных растениях до 78% в CSE-мутантных растениях.

Ученым удалось достичь большого успеха в повышении эффективности преобразования биомассы в топливо. В настоящее время ученые работают над превращением лабораторных экспериментов в промышленный процесс. Технологически это не так сложно, главное получить все разрешения на выращивание генетически модифицированных растений. Скорее всего, первоначально в качестве сырья будут использовать богатые целлюлозой природные быстрорастущие растения, такие как тополь, эвкалипт или просо.

<< Назад: Аккумуляторы смартфонов помогут в прогнозе погоды 19.08.2013

>> Вперед: NFC-метка Motorola Skip разблокирует смартфон без ввода пароля 18.08.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Во сне мозг видит что-то новое 24.08.2015 Наш сон делится на медленную и быструю фазы, и быстрая называется еще REM-сном, где REM - rapid eyes movement, быстрые движения глаз. Обычно говорят, что в этот момент мы видим сны, и глаза двигаются вслед за картинами, которые проносятся в спящем мозге. Однако прямых доказательств тому не было - до сегодняшнего дня. В экспериментах нейробиологов из Тель-Авивского университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Висконсинского университета в Мадисоне участвовали 19 больных эпилепсией, которым предстояла хирургическая операция. Перед тем, как удалить участок нервной ткани, вызывающий припадки, пациенту вводили электроды, которые должны были указать, откуда, от каких нейронов начинается эпилептический приступ. Обычно в таких случаях параллельно с медицинской процедурой проводятся и какие-то фундаментальны исследования, ведь это уникальная возможность заглянуть в живой человеческий мозг. Ицхак Фрид (Itzhak Fried) и его коллеги отслеживали активность индивидуальных нервных клеток в средней височной доле коры, где осуществляется переход между визуальным восприятием и памятью. Здешние нейроны реагируют как на новую картинку, так и на то, что нам уже знакомо, (например, на фотографии друзей или мест, где мы побывали), причем, во втором случае даже необязательно смотреть на фото, достаточно закрыть глаза и увидеть нечто знакомое, хранящееся в памяти, "мысленным взором". Характер нейронной активности в обоих случаях отличается. Работу нервных клеток записывали, когда человек спал, когда просыпался и лежал в темной комнате (и ничего не видел) и когда смотрел какое-то видео и общался с людьми. В отдельном тесте добровольца просили зафиксировать на чем-то взгляд, чтобы понять, как ведут себя нейроны при неподвижных глазах. И вот оказалось, что во время быстрого сна нейроны работают так, как если бы мозг видел нечто новое - будто мы, бодрствуя, зашли в совершенно незнакомое нам место. Во сне нервные клетки срабатывали точно после очередного движения глаз, так что можно с большим основанием можно утверждать, что работа глаз и работа нейронов друг с другом действительно связаны. Результаты экспериментов описаны в статье в Nature Communications. Эти данные в некотором смысле идут вразрез с точкой зрения, согласно которой в спящем мозге совершается бессознательная работа с образами, которые попали в память, пока мы бодрствовали. Повторим, что нейроны работают так же, как наяву, и "видят" не что-то знакомое, которое могло бы прийти из памяти, а что-то новое. Но тут, впрочем, слишком много неясностей и подводных камней, чтобы делать глобальные выводы. Во-первых, что значит "новое" и "старое"? Может быть, комбинация старых образов дает новое зрительное ощущение? Если же клетки действительно реагируют на что-то новое, то откуда оно берется, с закрытыми-то глазами? И, наконец, самое главное - хотя мы и считаем, что быстрые движения глаз во сне свидетельствуют о сновидении, строгих доказательств тому нет. То есть мы не знаем, почему двигаются глаза, является ли это реакцией на сновидения. По некоторым предположениям, сновидения вообще относятся к моменту, когда мы только погружаемся в сон или когда просыпаемся, и представляют они собой сигналы, доходящие до полуспящего мозга извне. Остается надеяться, что дальнейшие исследования помогут нам понять, что происходит с сознанием при переходе из бодрствования в сон и обратно.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026