211service.com
Baktērijas ražo labāku alkohola degvielu
Inženierējot vielmaiņas procesu kopējā E. coli Kalifornijas Universitātes Losandželosas (UCLA) pētnieki ir pamudinājuši mikroorganismu izdalīt noderīgus garās ķēdes spirtus, kam ir potenciāls kā jaunas biodegvielas. Baktēriju ražotajā biodegvielā ir no pieciem līdz astoņiem oglekļa atomi, salīdzinot ar etanolu, kurā ir divi oglekļa atomi.
Proteīna palielināšana: E. coli baktērijās ievietotie gēni kodē olbaltumvielas (lentes un virknes formas struktūras), kas aminoskābes prekursoru (zaļo un sarkano molekulu) pārvērš spirtos, ko varētu izmantot kā biodegvielu.
Lielāks oglekļa atomu skaits nodrošina biodegvielu tikpat daudz enerģijas uz galonu kā benzīns; salīdzinājumam, etanolā ir par 30 procentiem mazāk enerģijas nekā benzīnam. Un atšķirībā no etanola jaunās biodegvielas ir saderīgas ar mūsdienu benzīna infrastruktūru, saka Džeimss Liao , UCLA ķīmijas un biomolekulārās inženierijas profesors, kurš vadīja pētījumu. Tā kā garās ķēdes spirti neuzsūc ūdeni tik viegli kā etanols, tos varētu transportēt pa visu valsti esošajos naftas cauruļvados.
Garākās ķēdes spirtiem ir arī priekšrocības salīdzinājumā ar butanolu, citu uz spirtu balstītu biodegvielu, saka Liao. Garās ķēdes spirti no ūdens atdalās daudz vieglāk nekā butanols, tāpēc tiem nav nepieciešama energoietilpīga destilācija. Daudzi uzņēmumi, tostarp DuPont un BP, mēģina komercializēt procesu, lai iegūtu četru oglekļa spirtu butanolu, izmantojot mikrobus. Liao grupa ir arī izstrādājusi kļūdas, kas ražo butanolu, un tās tehnoloģiju ir licencējis Pasadena, Kalifornijā, startup Gevo.
Liao un viņa kolēģi izmanto sintētiskos bioloģijas rīkus, lai kārtotu aminoskābju metabolismu E. coli . Visi organismi ražo lielu skaitu aminoskābju, kas ir proteīnu celtniecības bloki. Pētnieki pārveido šo vielmaiņas ceļu, lai beigās prekursoru savienojumi, kas parasti tiktu pārvērsti aminoskābēs, pārvērstos par garās ķēdes spirtiem.
Lai to paveiktu, pētnieki baktērijās ievieto gēnus, kas liek tām ražot nedabiski garas aminoskābju prekursoru molekulas, kurās ir vairāk nekā seši oglekļa atomi. Viņi arī izstrādā divus gēnus — vienu no rauga veida, otru no siera ražošanas baktērijas — mikrobā. Šie modificētie gēni ražo divus jaunus proteīnus, kas var pārvērst prekursorus piecu līdz astoņu oglekļa spirtos.
Jaunuzņēmumi LS9 un Amyris Biotechnologies jau pārveido mikrobus, lai ražotu ogļūdeņražu degvielu. Abi plāno uzsākt savu degvielu komerciālu ražošanu līdz 2010. gadam.
Tāpat kā jaunajā darbā, gan LS9, gan Amyris izmanto sintētisko bioloģiju, pārveidojot mikrobu vielmaiņas sistēmas, ievietojot gēnus no citiem organismiem, pārveidojot zināmos gēnus un mainot proteīnu izpausmes. Taču Liao, LS9 un Amyris pieejas ir vērstas uz cita veida vielmaiņas ceļu. LS9 pētnieki ir pārveidojuši taukskābju metabolismu E. coli , kamēr Amyris meklē ceļus, kas rada dabiskus savienojumus, kas pazīstami kā izoprenoīdi.
Liao saka, ka aminoskābju ceļam varētu būt neliela priekšrocība. Tas dabiski ir aktīvāks pret baktērijām, tāpēc spēlēšanās ar to varētu būt produktīvāka. Mēs domājam, ka tas būtībā ir efektīvāks veids, kā iegūt šos savienojumus, viņš saka. Tātad, iespējams, mēs iegūsim lielāku ienesīgumu.
Saskaņā ar Liao teikto, jaunā garās ķēdes spirta degviela ir ieinteresējusi uzņēmumus. Bet priekšā vēl garš ceļš. Viens liels izaicinājums, kas jāpārvar, varētu būt garās ķēdes spirtu toksicitāte baktērijām, saka Kriss Somervils , Enerģētikas biozinātņu institūta direktors Kalifornijas Universitātē Bērklijā. Etanols ir nāvējošs mikrobiem, ja tā koncentrācija ir aptuveni 14 procenti. Butanols ir vēl toksiskāks, nogalinot mikrobus aptuveni 2 procentu koncentrācijā. Šī toksicitāte ir viena no galvenajām problēmām, ar ko saskaras butanola procesi. Somervils saka, ka produkti, kas ir salīdzinoši netoksiski kultūrai, ir ļoti svarīgi, lai palielinātu ražu.
Liao nedomā, ka toksicitāte būs šova aizbāznis. Viņš saka, ka baktērijas varētu būt konstruētas, lai padarītu tās izturīgākas pret alkoholu. Bet, viņš saka, ražas palielināšana būs uzņēmuma, kas licencē jauno tehnoloģiju, rokās.