Экономичное биотопливо из целлюлозы

27.06.2015

Светлая мечта биотехнологов - экономичное биотопливо из целлюлозы. Конечно, на биотопливо предполагается пускать опилки и прочий мусор, а не строевую древесину. Целлюлоза, как известно, - полимер глюкозы, правда, это бета-глюкоза, а не альфа-глюкоза, которая входит в состав сахара и крахмала, но бактерии или дрожжевые грибки вполне могут делать из нее какие-нибудь спирты или другие энергетически ценные молекулы. Это было бы куда выгоднее, чем тратить на топливо потенциальное пищевое сырье. Однако расщепить целлюлозу на мономеры сложно, недаром растительная масса и древесина малопитательны, в отличие от крахмалистых клубней. Это самое узкое место на пути к биотопливу.

Но кое-кто в природе ест древесину, например некоторые бактерии. А раз едят, значит, и расщеплять целлюлозу умеют. Аэробные (любящие кислород) микроорганизмы делают это с помощью свободных молекул ферментов, анаэробные же, обитающие в бескислородной среде, применяют ферментные комплексы под названием "целлюлосомы". Ферменты целлюлазы, расщепляющие связи между молекулами глюкозы, и специфические белки, присоединяющиеся к целлюлозе, собираются в конструкцию, которая существенно эффективнее свободных ферментов.

Недавно было показано, что активность целлюлаз значительно усиливают другие ферменты, литические полисахаридмонооксигеназы - LPMO. Но эти ферменты имеются только у аэробных бактерий (что и понятно: для проведения окислительно-восстановительной реакции необходим кислород).

Исследователи из Вейцмановского института (Израиль) сумели соединить в целлюлосому одиночные молекулы целлюлаз и LPMO аэробной бактерии Thermobifida fusca. Белки объединили "по принципу Лего", как выразились авторы статьи. Но точнее будет сказать, что ко всем нужным белкам - целлюлазам, LPMO и участку связывания целлюлозы - методами генной инженерии присоединили разъемы, позаимствованные у белков анаэробных бактерий, способных собираться в целлюлосомы. Разъемы подобрали так, чтобы в комплексе оказалось по одной молекуле каждого из белков. Активность модифицированных белков, взятых по отдельности, не изменилась по сравнению с исходной, а вот целлюлосомы, содержащие LPMO, расщепляли целлюлозу в 1,6 раз лучше, чем смесь свободноплавающих белков, и в 2,6 раз лучше раствора целлюлаз без LMPO.

Израильские ученые не остановятся на достигнутом: они планируют включить в новые дизайнерские целлюлосомы еще и ферменты, расщепляющие лигнин. И получится мультиферментный комплекс, превращающий твердую древесину в раствор сахаров и производных фенола.

<< Назад: 10-ядерный смартфон Elephone P9000 28.06.2015

>> Вперед: LED-лампы Verbatim с безбликовым световым потоком 27.06.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Искусственная матка 18.12.2022 Йеменский молекулярный биотехнолог Хашем Аль-Гайли заявил, что впервые в мире разработала концепцию инкубатора для выращивания детей. Установка EctoLife, по предварительным подсчетам, сможет "вынашивать" до 30 тысяч детей в год, а будущие родители смогут наблюдать за процессом с помощью мобильных приложений. Аль-Гайли заявил, что концепция EctoLife может однажды вытеснить традиционные роды: "Общество наконец-то сможет удовлетворить потребности родителей, уставших ждать ответа от агентства по усыновлению, и обеспокоенных осложнениями беременности". Также ученый заявил, что эта искусственная матка позволит противостоять кризису бесплодия. Концепция искусственной матки EctoLife состоит в том, чтобы помочь детям развиваться доношенными "без биологических помех".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025