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:

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Монитор Philips 24B2D5300 с двумя экранами 120 Гц 30.05.2026

Компания Philips разработала интересное устройство, которое решает эту задачу элегантно и технологично. Новый монитор 24B2D5300 оснащен сразу двумя полноценными экранами - один спереди, другой сзади. Такая конструкция особенно востребована в банках, на рецепциях, в медицинских центрах и коворкингах, где важна прозрачность взаимодействия. Обе панели монитора представляют собой IPS-матрицы с диагональю 23,8 дюйма и разрешением Full HD (1920x1080 пикселей). Каждая из них поддерживает частоту обновления 120 Гц, что пока остается редкостью для бизнес-ориентированных моделей. Высокая частота обновления обеспечивает плавное изображение даже при динамичном контенте, делая работу за монитором более комфортной и презентации - более качественными. Пользователи могут выбирать между двумя основными режимами работы: дублирование одного и того же изображения на оба экрана или использование дисплеев как полностью независимых. Благодаря этому сотрудник может видеть на своей стороне рабочую информ ...>>

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Случайная новость из Архива Управление коляской силой мысли 11.03.2016 Исследователи из Медицинской школы Университета Дюка (США) разработали устройство для управления движением коляски с помощью только мысленных команд и успешно испытали его на обезьянах. К настоящему времени несколько научных групп в мире разработали интерфейсы мозг-машина для управления протезами, используя активность нейронов коры головного мозга. Однако оставалось неясным, можно ли использовать этот метод для управления инвалидной коляской при ее непрерывном движении в пространстве. Эксперименты, которые могли бы дать ответ на этот вопрос, биологи из университета Дюка начали еще в 2012 году. Они внедрили двум макакам-резусам сотни тончайших микроволокон в области коры, отвечающие за движения и ощущения. Затем, поместив макак в инвалидные кресла, исследователи демонстрировали им гроздья винограда, заставляя обезьян стремиться к вожделенной цели. Макаки при этом не двигались, так что стремление было исключительно мысленным. Исследователи регистрировали возникающие при этом сигналы от почти 300 нейронов головного мозга. Накопив обширный массив данных, они запрограммировали компьютерную систему - декодер, чтобы перевести сигналы мозга в цифровые команды управления специальным роботизированным креслом-коляской. На следующем этапе обезьяны пытались достигнуть цели, мысленно управляя коляской. Они показали хорошую обучаемость, со временем значительно улучшили свою способность к навигации и все более эффективно и быстро добирались до лакомства. Таким образом экспериментаторам удалось доказать, что активность коры головного мозга можно использовать для управления движением инвалидной коляски и мозг можно этому обучить. Интересно, что наряду с сигналами мозга, отвечающими за различные типы движения, исследователи неожиданно выявили сигнал, соответствующий оценке расстояния до цели, которого не было в начале эксперимента. Он возник по ходу обучения. Эта работа имеет огромное значение для людей с тяжелыми формами инвалидности, которые потеряли из-за болезни подвижность и контроль над мышцами. Им подобная технология может вернуть подвижность. Поскольку оборудование позволяет контролировать до 2000 нейронов, исследователи планируют расширить эксперимент, чтобы добиться повышения правильности и точности устройства для обезьян, прежде чем перейти к разработке его варианта для человека.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026