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:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Секрет долголетия гинкго 22.01.2020 Деревья живут долго, но и среди них есть совершенно удивительные долгожители. Например, гинкго двулопастный, или Ginkgo biloba, может прожить более 3000 лет - тут и до бессмертия недалеко. Очевидно, у гинкго есть какие-то механизмы, помогающие противостоять старению, и исследователям из Пекинского лесного университета, Университета Янчжоу и других научных центров Китая и США удалось эти механизмы отчасти расшифровать. Ли Ван (Li Wang) и его коллеги изучали строение 34 гинкго возрастом от 3 до 667 лет; образцы древесины брали у живых и здоровых деревьев. По древесным годовым кольцам можно понять скорость, с какой дерево росло год от года, и обычно со временем рост деревьев замедляется. Однако гинкго даже спустя сотни лет продолжали расти так же, как росли, причем иногда даже быстрее, чем раньше. И ни размер листьев, ни интенсивность реакций фотосинтеза, ни качество семян с возрастом не менялись. Исследователи сравнили активность генов в листьях гинкго и в камбии - так называют специальную ткань в стеблях и корнях, за счет которой в толщину прирастают проводящие ткани, сосудистые пучки, по которым вода и питательные вещества движутся от корней к вершине растения и обратно. Как и ожидалось, в стареющих и умирающих листьях особенно активны были "возрастные" гены. Но в клетках камбия такие "возрастные" гены, которые активируются в поздние годы жизни, у старых деревьев особо никак себя не проявляли - то есть они работали одинаково как у старых, так и у молодых деревьев. Иными словами, гинкго старели только листьями, которые, очевидно, всегда можно было заменить новыми. Тем не менее, некоторые возрастные изменения с гинкго все-таки происходили. У старых деревьев был понижен уровень гетероауксина (гормона роста) и повышен уровень абсцизовой кислоты (гормона, который подавляет рост). Также у гинкго, которым было больше 200 лет, были менее активны гены, отвечающие за клеточное деление и дифференцировку клеток. То есть хотя у старых деревьев клетки камбия оставались молоды, им не позволено было делиться так же активно, как у молодых деревьев. При этом у гинкго со временем не ослабевала защита от патогенов - и молодых, и у старых деревьев одинаково работали те гены, которые отвечают за синтез антимикробных флавоноидов и за устойчивость к разным паразитам. Получается, что единственное, в чем проявляется старение гинкго - постепенное торможение роста и обновления проводящих тканей. Можно предположить, что в конце концов рост вообще остановится, и дерево все-таки умрет, поскольку обновлять проводящую систему все-таки нужно. Но учитывая, что возраст некоторых гинкго составляет несколько тысяч лет, запас торможения роста, если можно так сказать, у них довольно велик. Гинкго называют живым ископаемым в том смысле, что, возникнув очень давно, еще в пермском периоде, оно ухитрилось дожить до наших дней. Возможно, такой способ долгожительства свойственен только ему самому, но также возможно, что и другие деревья-долгожители, вроде знаменитых секвой, используют рецепт гинкго - тормозить рост в толщину, сохраняя молодыми камбий и иммунную систему.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026