Әлемдегі ғылым

Биологтар электр тогы арқылы күрделі молекулалар жасауды үйренді

17.08.2023

493




AAA циклінің техникалық жүзеге асырылуы - электр энергиясынан АТФ алуға мүмкіндік беретін метаболикалық жол / © Shanshan Luo et al, Joule, 2023

Неміс ғалымдары арнайы зат алмасу жолы мен электр қуатын пайдаланып, энергияға бай күрделі молекулаларды алудың мүлде жаңа әдісін ойлап тапты. Зерттеуде сипатталған әдіс энергия мен ақпаратты сақтауға арналған молекулаларды – ақуыздар мен нуклеин қышқылдарынан крахмал мен гликогенге дейін жасауға мүмкіндік береді. Мұндай технология тұрақты, климаттық бейтарап биоэкономикаға жаңа көзқарасты бастауы мүмкін. 

Соңғы уақытта климаттың өзгеру проблемасы ғалымдарды толғандыруда. Бұл мәселені шешу үшін ғалымдар мен саясаткерлер жаңартылатын энергия көздеріне көбірек бет бұруда. Әдетте күн панельдері мен жел турбиналарының көмегімен энергия өндіру айтылады. Дегенмен, көміртекті бейтарап қоғамға қол жеткізудегі негізгі қиындықтардың бірі жинақталған таза электр энергиясын сақтау және кейіннен пайдалану болып отыр.  

Марбургтегі (Германия) Макс Планк атындағы жер үсті микробиология институтының мамандары бастаған ғалымдар тобы стандартты энергия сақтау жүйелеріне – аккумуляторлар мен аккумуляторларға баламалы нұсқаны ұсынды. Зерттеушілер аденозинтрифосфатын (АТФ) өндіру үшін электр энергиясын пайдаланатын жасанды метаболикалық жолды әзірледі. Бұл жоғары энергиялы биомолекула, содан кейін крахмал немесе гликоген сияқты энергияға бай химиялық қосылыстар құру үшін пайдаланылуы мүмкін. 

Өсімдіктер мен жануарлар бұл биополимерлерді денеде энергияны сақтау үшін пайдаланады. Сондықтан ғалымдар оларды электр энергиясын сақтаудың балама тәсілі ретінде ұсынды. Электр тоғының көмегімен АТФ синтезіне әкелетін және жұмыс авторлары «ААА циклі» деп атаған метаболикалық жолды төрт биокатализатор құрайды. Бірінші және негізгі фермент, альдегид ферредоксиноксидоредуктаза (АОП) катодтан электронды жою арқылы жұмыс істейтін пропионат молекуласын қалпына келтіреді, содан кейін ол бастапқы күйіне оралғанға дейін тағы үш реакцияға қатысады. 

AOP ферменті Aromatoleum aromaticum протеобактериясының геномын зерттеу кезінде ашылды. Бастапқыда бұл микроорганизм аноксиктік жағдайда мұнайды ыдыратуға қабілетті болғандықтан ғалымдардың қызығушылығын тудырды. Басқа организмдердің ұқсас ферменттерінен айырмашылығы, таңдалған AOP бөлме температурасында жоғары белсенді және құрамында оттегі бар атмосфераға (жартылай ыдырау кезеңі бір сағаттан астам) әсер еткенде салыстырмалы түрде тұрақты. 

AAA циклін пайдалана отырып, зерттеушілер тобы АТФ молекуласын ғана емес, сонымен қатар крахмал мен гликогеннің маңызды құрылыс блогы глюкоза-6-фосфатты синтездеу мүмкіндігін көрсетті. Сонымен қатар, дамыған метаболикалық жол АТФ үздіксіз жеткізілуін қажет ететін РНК синтезі (транскрипция) және ақуыздар (трансляция) энергияны қажет ететін процестерді қолдауға мүмкіндік берді.

Дегенмен, олардың идеясын практикалық қолдануда қолдану үшін ғалымдар көп зерттеулер жүргізуі керек. Ферменттерге әлі де тұрақтылық жетіспейді және оттегінің әсерінен жойылып кетеді. Сондықтан әзірге энергияның аз ғана мөлшері қалыптасуда. 

https://naked-science.ru/article/biology/molekuly-iz-elektrichestva

«« | »»
Соңғы жаңалықтар