12.04.2021 2011

Ученые выяснили природный механизм синтеза углеводородов С его помощью биохимики надеются придумать, как делать доступное и экологичное биотопливо.

Углеводороды образуют гомологические ряды, члены которых характеризуются закономерными изменениями химических и физических свойств, общей формулой и исходной структурой. В природе углеводороды встречаются в газообразном, жидком и твердом состояниях.

Ученые выяснили механизм работы фотофермента FAP, который превращает молекулы жиров в углеводороды. Это открывает дорогу для использования этого белка для производства топлива и химикатов, пишет пресс-служба МГУ им. Ломоносова. Результаты исследования опубликовал научный журнал Science.

"Жирные кислоты присутствуют во всех живых организмах. Используя данную реакцию, мы получаем возобновляемый источник самых энергетически насыщенных углеводородов, причем речь идет об одностадийной реакции, что критически важно для промышленных процессов", – рассказала Татьяна Домрачева, старший научный сотрудник МГУ и один из авторов исследования.

Все живые существа на Земле могут получать энергию из внешней среды – например, из солнечного света, неорганических веществ или готовых молекул органики. Эти ресурсы организмы используют для производства белков, жиров, сахаров и других компонентов живых клеток. В основе этой способности лежат ферменты – белки, которые могут ускорять химические реакции.

Биохимики пытаются адаптировать ферменты растений, грибков и животных для производства биотоплива, лекарств и других полезных веществ, которые сложно или практически невозможно получить с помощью методов неорганической химии.

Большое внимание ученых привлекают так называемые фотоферменты – белковые молекулы, которые могут использовать для подобных превращений энергию света. Ярким примером служит фермент FAP, который вырабатывают клетки водоросли вида Chlorella variabilis. С его помощью клетки превращают молекулы жиров в предельные углеводороды – соединения, аналоги которых есть в бензине и других нефтепродуктах.

Это вещество ученые открыли относительно недавно, в 2016 году. Его точная структура и механизмы работы фермента внутри клеток хлорелл оставались загадкой. На поиски ответов на эти вопросы у исследователей ушло более трех лет. За это время они воссоздали трехмерную атомную структуру этого фермента с помощью синхротрона ESRF.

Результаты работы показали, что попадание частицы света в молекулу фермента запускает сложную цепочку реакций, в ходе которой белок очень быстро отрывает электрон от молекулы жира. В результате тот распадается на "заготовку" цепочки углеводорода и углекислый газ. Последний, в свою очередь, почти мгновенно превращается в бикарбонат-ион – соединение угольной кислоты и иона водорода, молекулы которого постепенно выводятся из центра реакции.

Изучив эти реакции, биохимики выделили в молекуле фермента несколько ключевых участков, от структуры которых зависит эффективность работы всей молекулы FAP. Дальнейшее изучение свойств этих регионов белка, как надеются ученые, позволит его усовершенствовать или найти другое применение для этой молекулы.

Кроме этого, французские исследователи уже начали работу над биотехнологической системой для одностадийного синтеза длинноцепочечных углеводородов на базе FAP. Они надеются, что быстро выведут ее на промышленный уровень, благодаря чему появится доступная, полностью экологичная альтернатива современных технологий производства биотоплива.

Источник: ( Ссылка ), ( Ссылка )
 

Другие публикации в этой рубрике: Новости

Для размещения Вашей информации на портале воспользуйтесь системой "Public MEDARGO"