Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




16.11.2012

Обновлённый фермент конвертирует диоксид углерода в метан

В Массачусетском технологическом институте (США) спроектировали первый одиночный биологический катализатор, способный конвертировать диоксид углерода в возобновляемую форму энергии — метан. Интересно, что этот же фермент может обращать тот же диоксид углерода в важнейший компонент промышленных полимеров.

Переработка CO2 в любые формы полезного топлива, такие как метанол (CH3 или метан CH4), — настоящая идея фикс многих последователей культа парникового эффекта и возобновляемых энергетических источников. Однако эта проблема всегда считалась одной из самых неподъёмных из-за высочайшей химической инертности CO2, не желающего вступать в химические реакции. Для того чтобы всё-таки заставить ленивую молекулу принять участие в восстановительных процессах, конвертирующих диоксид углерода в метан и другие полезные малые молекулы (муравьиную кислоту, например), были созданы специальные металлорганические катализаторы. К сожалению, их эффективность и надёжность никак не позволяет найти им практическое применение. С другой стороны, бактерии, эти природные химические заводики невероятной производительности, способны утилизировать CO2, конвертируя его в тот самый метан, но даже им требуется для этого целый набор различных ферментов, чтобы катализировать длинную цепочку превращений. Ни тот ни другой подход, очевидно, не может считаться практически приемлемым, а потому учёным понадобилась смекалка...

Нитрогеназа — комплексный фермент, состоящий из нескольких индивидуальных протеиновых фрагментов (иллюстрация MIT)
Нитрогеназа — комплексный фермент, состоящий из нескольких индивидуальных протеиновых фрагментов (иллюстрация MIT)

...И Лэнс Сифелдт (Lance Seefeldt) с коллегами из Университета Юты её применил. Долгое время они занимались изучением бактериального фермента нитрогеназы, катализирующего восстановление азота (N2) до аммиака (NH3) посредством активного металлического кластера, который содержит молибден и железо. Помимо своей уникальной способности фиксировать атмосферный азот, этот фермент знаменит ещё и низкой субстратной специфичностью и вместо азота может восстанавливать другие соединения с тройной связью. Формально восстановление диоксида углерода до метана требует переноса 8 электронов — точно так же, как это происходит при восстановлении азота до аммиака. Это сходство заставило учёных задуматься над созданием модифицированной версии нитрогеназы, которая могла бы принять и восстановить CO2.

Ремоделирование старого фермента обошлось малой кровью: были заменены две аминокислоты в одном из индивидуальных протеиновых фрагментов нитрогеназы. Итоговый обновлённый катализатор получил возможность конвертировать диоксид углерода в метан. Процесс протекает с постоянной скоростью в течение двадцати минут, после чего начинается замедление. В среднем скорость катализируемой новым ферментом реакции и число циклов сравнимы с показателями растворимых металлорганических катализаторов, что совсем неплохо для начала и особенно для первой модели.

Настоящим сюрпризом стал тот факт, что новый катализатор обрёл возможность активировать гораздо более сложное превращение, а именно синтез пропилена из CO2 и ацетилена. Это превращение является совершенно новым как для неорганических, так и для органических/биологических катализаторов. Сам пропилен используется химической промышленностью для производства полимеров и пластмасс.

Тем не менее группа г-на Сифелдта не собирается делать из своего первенца основу для каких-либо индустриальных процессов. На этом и других подобных примерах (моделях) учёные намерены разобраться в деталях и нюансах работы протеина, чтобы наконец-то научиться создавать на его основе такие катализаторы, которые могли бы взять на себя не только выработку метана в промышленных масштабах, но и производство более сложных молекул. Цель благородная и вполне интригующая, а главное — по-видимому, достижимая.

Подробный отчёт о работе опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Science.

Подготовлено по материалам Ars Technica.

Роман Иванов


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА



ИНТЕРЕСНО:

Ученые научились наблюдать за сверхбыстрыми химическими процессами

Почему на Западе периодическую таблицу никак не связывают с именем Менделеева

Люминесцентные наночастицы открыли новый этап в истории дактилоскопии

Нобелевская премия по химии присуждена за развитие криоэлектронной микроскопии

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'