Genetik Olarak Tasarlanmış Bakteriler Glikozu Dönüştürür

Genetiği değiştirilmiş bakteriler, glikozu bir yağ asidine dönüştürebilir ve bu daha sonra olefin adı verilen hidrokarbonlara dönüştürülebilir. Bu tür bakterileri büyütmek için bilim adamları, mikropları besinlerle (sarı et suyu) dolu şişelere ekler ve burada gösterildiği gibi oksijen akışını teşvik etmek için bir inkübatörde sallar. Kredi: Douglas Levere / Buffalo’daki Üniversite

Yeni bir çalışmada, genetiğiyle oynanmış E. coli, glikozu yer ve ardından onu benzinde bulunan moleküllere dönüştürmeye yardımcı olur.

Kulağa günümüzün simyası gibi geliyor: Şekeri benzinde bulunan hidrokarbonlara dönüştürmek.

Ama bilim adamlarının yaptığı tam olarak buydu.

bir çalışmada Doğa Kimyası, araştırmacılar, glikozu (bir tür şeker) olefinlere (bir tür hidrokarbon ve benzini oluşturan çeşitli molekül türlerinden birine) dönüştürmek için biyoloji ve kimyanın harikalarından yararlandıklarını bildirdiler.

Proje, biyokimyacılar Zhen Q. Wang tarafından yürütüldü. Buffalo’daki Üniversite ve Michelle CY Chang Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley.

22 Kasım 2021’de yayınlanan makale, sürdürülebilir biyoyakıt yaratma çabalarında bir ilerlemeye işaret ediyor.

Zhen Wang

Buffalo Üniversitesi’nde biyolojik bilimlerde yardımcı doçent olan Zhen Wang, sentetik biyoloji uzmanıdır. Kredi: Douglas Levere / Buffalo’daki Üniversite

Wang, şu anda üretildiği gibi benzindeki moleküllerin küçük bir yüzdesini olefinler oluşturuyor, ancak ekibin geliştirdiği süreç, gelecekte benzinin diğer bileşenlerinden bazıları da dahil olmak üzere diğer hidrokarbon türlerini de üretecek şekilde ayarlanabileceğini söylüyor. Ayrıca olefinlerin, endüstriyel yağlayıcılarda ve plastik yapımında öncül olarak kullanıldıkları için yakıt dışı uygulamaları olduğunu da belirtiyor.

Şeker yiyen mikroplar ve bir katalizör kullanan iki aşamalı bir süreç

Araştırmayı tamamlamak için araştırmacılar, aşağıdaki suşlara glikoz besleyerek başladılar. E. koli insan sağlığı için tehlike oluşturmayan ürünlerdir.

Wang, “Bu mikroplar şeker bağımlıları, çocuklarımızdan bile beter” diye şaka yapıyor.

NS E. koli Deneylerde, glikozu 3-hidroksi yağ asitleri adı verilen bileşiklere dönüştüren dört enzimden oluşan bir takım üretmek için genetik olarak tasarlandı. Bakteriler glikozu tükettikçe yağ asitlerini de yapmaya başladılar.

E. koli şişesi

Besinlerle dolu bir şişede (sarı et suyu) insan sağlığını tehlikeye atmayan bir E. coli türü yetişir. Bir çalışmada, bilim adamları, glikozu bir yağ asidi sınıfına dönüştürmek için bu tür E. coli’yi genetik olarak tasarladılar ve ekip daha sonra olefin adı verilen bir hidrokarbona dönüştürdü. Kredi: Douglas Levere / Buffalo’daki Üniversite

Ekip, dönüşümü tamamlamak için niyobyum pentoksit (Nb2O5) adı verilen bir katalizör kullanarak yağ asitlerinin istenmeyen kısımlarını kimyasal bir işlemde parçalayarak nihai ürünü, yani olefinleri oluşturdu.

Bilim adamları, enzimleri ve katalizörü deneme yanılma yoluyla tanımladılar ve eldeki görevlere kendilerini ödünç veren özelliklere sahip farklı molekülleri test ettiler.

UB College of Arts and Sciences’da biyolojik bilimler yardımcı doçenti olan Wang, “Biyolojinin en iyi yapabildiğini, kimyanın en iyi yapabileceğini birleştirdik ve bu iki aşamalı süreci oluşturmak için bir araya getirdik” diyor. . “Bu yöntemi kullanarak, doğrudan glikozdan olefinler yapabildik.”

Glikoz, CO2’yi havadan çeken fotosentezden gelir.

Wang, “Glikoz gibi yenilenebilir kaynaklardan biyoyakıt yapmak, yeşil enerji teknolojisini ilerletmek için büyük bir potansiyele sahip” diyor.

“Glikoz, bitkiler tarafından karbondioksit (CO2) ve suyu oksijen ve şekere dönüştüren fotosentez yoluyla üretilir. Yani glikozdaki karbon – ve daha sonra olefinler – aslında atmosferden çekilen karbondioksitten” diye açıklıyor Wang.

Zhen Wang Şişesi

Buffalo Üniversitesi’nde biyolojik bilimler doçenti olan Zhen Wang, insan sağlığını tehlikeye atmayan bir E. coli suşu içeren bir şişe tutuyor. Wang ve meslektaşları, genetiğiyle oynanmış E. coli’nin, glikozu, daha sonra olefin adı verilen hidrokarbonlara dönüştürülebilen bir yağ asidi sınıfına dönüştürebildiğini göstermiştir. Kredi: Douglas Levere / Buffalo’daki Üniversite

Bununla birlikte, yeni yöntemin faydalarını ve biyoyakıt yapmak için veya başka amaçlar için verimli bir şekilde ölçeklendirilip büyütülmeyeceğini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Cevaplanması gereken ilk sorulardan biri, olefin üretme sürecinin ne kadar enerji tükettiğidir; enerji maliyeti çok yüksekse, teknolojinin endüstriyel ölçekte pratik olması için optimize edilmesi gerekecektir.

Bilim adamları ayrıca verimi artırmakla da ilgileniyorlar. Wang, şu anda yaklaşık 8 olefin molekülü üretmek için 100 glikoz molekülü gerektiğini söylüyor. ikna etmeye odaklanarak bu oranı iyileştirmek istiyor. E. koli tüketilen her gram glikoz için daha fazla 3-hidroksi yağ asidi üretmek.

Referans: Zhen Q. Wang, Heng Song, Edward J. Koleski, Noritaka Hara, Dae Sung Park, Gaurav Kumar, Yejin Min, Paul J. Dauenhauer ve “Glikozdan olefin üretimi için ikili hücresel-heterojen katalizör stratejisi” Michelle CY Chang, 22 Kasım 2021, Doğa Kimyası.
DOI: 10.1038 / s41557-021-00820-0

Nature Chemistry’deki çalışmanın ortak yazarları arasında Wang; Çang; Heng Song, PhD, UC Berkeley ve Çin’deki Wuhan Üniversitesi’nde; UC Berkeley’de Edward J. Koleski, Noritaka Hara, PhD ve Yejin Min; Dae Sung Park, PhD, Gaurav Kumar, PhD ve Paul J. Dauenhauer, PhD, Minnesota Üniversitesi’nde (Park şu anda Kore Kimyasal Teknoloji Araştırma Enstitüsü’ndedir).

Araştırma, ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilerek desteklendi; Çevre Kimyasında Camille ve Henry Dreyfus Doktora Sonrası Programı; ve New York Eyalet Üniversitesi Araştırma Vakfı.





#Geleceğin #Otomobillerine #Güç #Vermek #İçin #Şekeri #Hidrokarbonlara #Dönüştürmek