Найденный энзим решит проблему биотоплива

18.08.2013

Ученые обнаружили фермент, который в несколько раз увеличивает выработку биотоплива из растительного сырья. Возможно, это открытие сделает возобновляемый источник топлива конкурентоспособным в сравнении с нефтью.

Международная группа ученых из VIB and Ghent University (Бельгия), Университета Данди (Великобритания), Института Джеймса Хаттона (Великобритания) и Университета Висконсина (США) обнаружили новый ген, ответственный за процесс биосинтеза лигнина. Это очень важное открытие, поскольку лигнин является единственным препятствием на пути к дешевому биотопливу.

Лигнин является основным компонентом вторичной клеточной стенки растения. Это вещество препятствует эффективной переработке биомассы в топливо. Стенка растительной клетки состоит в основном из лигнина и молекул сахара, таких как целлюлоза. Именно целлюлозу можно преобразовать в глюкозу, которую, в свою очередь, перерабатывают с помощью ферментации в спирт (основу топлива). К сожалению, из-за лигнина сделать это непросто, поскольку лигнин прочно скрепляет молекулы сахара. В природе это обеспечивает жесткость стеблям растений, которые таким образом могут расти вверх. Удаление лигнина требует энергоемких и экологически вредных промышленных процессов, что делает биотопливо дорогим и иногда даже более вредным для окружающей среды, чем нефтяное.

Если бы удалось найти быстрый и дешевый способ удаления лигнина или вывести растения с минимумом лигнина и максимумом быстрорастущей биомассы, то это дало бы мощный толчок прогрессу в области зеленой энергетики.

На протяжении многих лет исследователи изучали пути биосинтеза лигнина в растениях. Международной группе ученых, изучающей данный вопрос на растениях арабидопсис (Arabidopsis thaliana), удалось обнаружить новый фермент, отвечающий за производство лигнина. Этот фермент, названный кафойл шикимат эстеразы (caffeoyl shikimate esterase или CSE), играет центральную роль в биосинтезе лигнина. Отключение гена, ответственного за производство CSE, снижает количество лигнина в растении на 36%.

Кроме того, даже тот лигнин, что остается в растении, имеет измененную структуру и легче удаляется из растения. В результате, отключение гена CSE увеличивает эффективность прямого преобразования целлюлозы в глюкозу из предварительно обработанной растительной биомассы в 4 раза: с 18% в контрольных растениях до 78% в CSE-мутантных растениях.

Ученым удалось достичь большого успеха в повышении эффективности преобразования биомассы в топливо. В настоящее время ученые работают над превращением лабораторных экспериментов в промышленный процесс. Технологически это не так сложно, главное получить все разрешения на выращивание генетически модифицированных растений. Скорее всего, первоначально в качестве сырья будут использовать богатые целлюлозой природные быстрорастущие растения, такие как тополь, эвкалипт или просо.

<< Назад: Аккумуляторы смартфонов помогут в прогнозе погоды 19.08.2013

>> Вперед: NFC-метка Motorola Skip разблокирует смартфон без ввода пароля 18.08.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Плазменное зеркало 10.01.2023 Впервые в истории науки ученые-физики из лаборатории LOA (Laboratoire d'Optique Appliquee), Франция, создали так называемое релятивистское плазменное зеркало, область, индуцированную лазерным светом, внутри которой свободные электроны плазмы перемещаются практически со скоростью света. И самое примечательное в этом случае то, что это плазменное зеркало "обновляется" с достаточно большой скоростью - около тысячи раз в секунду. Когда интенсивный импульс лазерного света ионизирует поверхность материальной цели, это создает настолько плотное облако плазмы, что все это становится непроницаемым для света даже в том случае, если цель была раньше абсолютно прозрачна. Лазерный свет просто отражается от такого плазменного зеркала. Но, во время такого отражения возникает процесс, называемый поверхностной генерацией высших гармоник (SHHG), который "уплотняет" импульсы лазерного света, делая их еще более короткими и интенсивными, что интересует некоторые области науки и техники. Однако, "хрупкая природа" SHHG-процесса определяет ряд жестких требований к параметрам лазера, таким, как пространственно-временное качество импульса и временный контраст, а также огромная пиковая мощность, которая должна измеряться тераватами, т.е. тысячами гигаватт. И это является причиной, по которой все предыдущие эксперименты в данном направлении проводились с низкой (менее 10 раз в секунду) частотой генерации-обновления плазменного зеркала. Для этого французские ученые разработали новый лазер тераватного класса, способный генерировать импульсы, продолжительностью менее 4 фемтосекунд, тысячи раз в секунду. При этом все остальные параметры лазера также отвечают требованиям SHHG-процесса. Более того, ученые реализовали новую технологию, в которой для создания или поддержания плазменного зеркала используются два импульса. Первый импульс создает плазменное облако и способствует его расширению. С небольшой задержкой следует основной импульс света, позволяющий управлять градиентом плотности плазмы, определяющий многие параметры плазменного зеркала. На последующих этапах своих исследований французские ученые планируют заняться проблемой перефокусировки излучения, отраженного от плазменного зеркала, что позволит получить световые импульсы продолжительностью меньше фемтосекунды с рекордно высоким уровнем интенсивности (яркости).

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025