Catalizând o lume cu zero carbon, culegând energie din celulele vii

Metaboliții ciclului Krebs cad în materii prime cu carbon bogat în energie. Credit: Issey Takahashi

Oamenii de știință de la Universitatea Nagoya au făcut progrese în transformarea metaboliților cu deficit de energie într-o sursă regenerabilă datorită unui catalizator versatil.

Iminenta criză de mediu necesită o tranziție urgentă către o economie ecologică. O echipă de oameni de știință de la Universitatea Nagoya, Japonia, condusă de profesorul Susumu Saito, a găsit recent o modalitate interesantă de a realiza acest lucru – folosind o cale metabolică importantă în celulele vii. Obiectivul lor a fost de a transforma produsele de cale săracă în energie în produse regenerabile care ar putea potențial lumea noastră într-un mod durabil.

La majoritatea plantelor, animalelor, ciupercilor și bacteriilor, o cale numită „ciclul Krebs” este responsabilă pentru furnizarea de combustibil pentru ca celulele să își îndeplinească funcțiile. Operând pe mitocondrii, acest ciclu are ca rezultat în cele din urmă formarea a doi compuși bogați în energie precum NADH și FADH2 (care sunt folosite pentru a furniza energie organismului) și metaboliți cu deficit de energie, cum ar fi C4-, C5– și C6-acid policarboxilic (PCA). Recent, a fost explorată ideea modificării PCA-urilor foarte funcționalizate în molecule regenerabile, restabilind legăturile carbon-hidrogen (CH) care s-au pierdut în timpul creării lor. Acest lucru ar necesita ca aceste biomolecule să sufere reacții numite „deshidratare” și „reducere”, adică inversarea ciclului Krebs – un proces complicat.

În noul lor studiu, care a fost publicat în Progrese în știință, Prof. Saito și echipa sa au preluat provocarea cu scopul de a găsi un „catalizator” artificial, o moleculă care ar putea facilita această modificare. S-au concentrat pe un precursor puternic și versatil numit „complexul iridiu (Ir) -fosfină-bipiridină-fosfină (PNNP)”. Prof. Saito spune, “Un catalizator activ metalic la fel ca catalizatorul (PNNP) Ir poate facilita hidrogenarea și deshidratarea selectivă a materiilor prime cu biomasă foarte funcționalizată (foarte oxidată și oxigenată), precum metaboliții ciclului Krebs.”

Când oamenii de știință au testat utilizarea acestui precatalizator în C4-, C5– și C6-acizii policarboxilici și alți metaboliți legați de mitocondrie, au descoperit că legăturile CH erau implicate efectiv în metaboliți prin reacții de hidrogenare și deshidratare – acțiune altfel foarte dificil de realizat. Restaurarea legăturilor CH înseamnă că compușii organici cu conținut ridicat de energie pot fi generați din materiale cu consum redus de energie, care sunt abundente în natură. Mai mult, reacțiile au dus la compuși numiți “dioli” și “trioli”, care sunt utili ca agenți de hidratare și la construcția materialelor plastice și a altor polimeri. Singurul produs „deșeuri” din această reacție este apa, oferindu-ne o sursă curată de energie. Nu numai atât, aceste procese complexe pot apărea într-un „mod asemănător unui vas”, făcând acest proces eficient.

Prof. Saito și echipa sa sunt optimisti că cercetările lor vor avea consecințe semnificative pentru un viitor axat pe energia regenerabilă. Prof. Saito spune: „Materialele dăunătoare din carbon, cum ar fi rumegușul și alimentele alterate, conțin o colibă ​​cu diverși acizi carboxilici și potențialii derivați ai acestora. Catalizatorul molecular (PNNP) Ir poate fi utilizat pentru a produce materiale cu emisii zero. Multe materiale plastice și materiale polimerice pot fi produse din materii prime reziduale pe bază de biomasă folosind dioli și trioli obținuți din procesul de hidrogenare. “

Cu aceste descoperiri, cu siguranță se analizează o societate mai verde, mai neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon.

Referință: „Reacția lui H2 cu metaboliți importanți pentru mitocondrii folosind un catalizator molecular multifuncțional ”de Shota Yoshioka, Sota Nimura, Masayuki Naruto și Susumu Saito, 23 octombrie 2020, Progrese în știință.
DOI: 10.1126 / sciadv.abc0274

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Hrănirea unei diete occidentale dăunează sistemului imunitar intestinal – Inflamația, poate crește riscul de infecție

Figura de mai sus prezintă un model 3D mic de intestine format din celule antiinflamatorii cunoscute sub numele de celule pantele (verzi și roșii)...

Noul sistem de propulsie poate permite zborul la viteze de până la 17 Mach

Este prezentat un plan de concept hipersonic, alimentat de un motor de undă de detonare oblică. Credit de imagine de fundal: NASA. ...

Arheologii sunt pionierii unei noi tehnologii de sortare a ceramicii antice

„Râul” șirurilor Tusayan White Ware arată schimbări în designul tipului de la cel mai tânăr la cel mai tânăr. Un studiu aprofundat va...

Rețelele de bază ale creierului imaginației – Subrețele separate care modelează și evaluează scenariile imaginare

Nu Society for Neuroscience 17 mai 2021 O subrețea creează scenarii imaginare, în timp ce cealaltă le evaluează. Două componente ale imaginației - proiectarea și evaluarea scenariilor...

O gaură neagră amestecă permanent informații care nu pot fi recuperate

O nouă teoremă arată că informațiile care sunt rulate printr-un codificator de informații, cum ar fi o gaură neagră, vor ajunge la un punct...

Newsletter

Subscribe to stay updated.