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李彩桦-细菌也能开释电子?细菌中的燃料电池将大有可为!

海外新闻 时间: 浏览:177 次

大气和有机物之间的氮交流对地球上的生命至关重要,由于氮是蛋白质李彩桦-细菌也能开释电子?细菌中的燃料电池将大有可为!和DNA等根本分子的首要成分。这种交流的一种首要途径是在某些细菌中发现的氨氧化细菌(anammox)途径,这种途径直到上世纪90年代才被发现。

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它经过联氨进行,联氨是一种高度反响的物质,被人类用作火箭燃料。马克斯普朗克医学研讨所研讨人员与荷兰马克斯普朗克生物物理研讨所和内梅亨大学的科学家协作,现在描绘了履行这一进程最终一步的酶结构:将肼转化为氮气,并以这种方法获取开释出来的能量。

这些研讨结果宣布在《科学发展》上,显现了一个史无前例的血红素群网络,用于处理化学转化进程中释放的很多电子。氮以氮气(N2)的方式存在,占咱们大气的80%左右,但作为一种元素,氮只在地壳中少数存在。但是,一切的生物体都需求氮,由于氮是大部分根本分子的一部分。但是,它们不能直接运用大气中的氮,也不能以不同的化学方式需求它。许多细菌进行这样的转化,并经过发生更多反响方式的氮来促进生化氮循环。

氨氧化细菌,中心捷径

20世纪90年代,科学家们发现了一种叫做厌氧氨氧化(anammox)的细菌进程。海德堡MPI医学研李彩桦-细菌也能开释电子?细菌中的燃料电池将大有可为!讨小组组长托马斯巴伦兹解说说:咱们现在以为,每年海李彩桦-细菌也能开释电子?细菌中的燃料电池将大有可为!洋中30%到70%的氮都是由这一进程形成。Radboud大学Cornelia Welte弥补说:由于这种特性,氨氧化细菌在全世界都被用于可继续废水处理。在这个进程中,细菌将亚硝酸盐和氨转化为二氮和水,一起为细胞发生能量,分子肼是在中心进程中发生。联氨是火箭燃料的一种常见成分,但它作为李彩桦-细菌也能开释电子?细菌中的燃料电池将大有可为!一种代谢燃料被细菌运用适当共同。

  • 氮循环(左)和氨氧化细菌(anammox)怎么促进亚硝酸盐转化为氮气(右)。图片:MPI for Medical Research

并且在生物体中令人惊奇,由于它具有很高的毒性。到目前为止,联氨只在氨氧化细菌中发现,而没有在其他细菌中发现。直到本研讨前,人们对这些细菌怎么运用肼转化进程中开释的能量知之甚少。此前,研讨小组及其协作者现已描绘了肼合酶和羟胺氧化还原酶的结构。现在,研讨人员经过描绘肼脱氢酶的晶体结构,进一步解开了氨氧化细菌之谜。联氨的运用以及联氨脱氢酶结构都十分共同,因而具体提醒生物进程十分重要。

从有毒火箭燃料到无害的氮-肼脱氢酶(HDH)复合物

Thomas Barends在描绘HDH结构和机理时说:人们能够把HDH复合体比作一个燃料电池,它的电源插座只合适某些类型的插头。燃料联氨经过外部通道进入蛋白质复合物。然后,该酶经过一个由192个血红素基团组成的空前巨大网络催化肼转化李彩桦-细菌也能开释电子?细菌中的燃料电池将大有可为!为氮气。然后电子被带到细菌的其他部分,比方电流传递给电子顾客,这些顾客然后发生细胞的能量。

缩小差距

巴伦支团队的博士后、论文的榜首作者Mohd Akram说:咱们现在正在寻觅一种蛋白质,它能吸收血红素网络中贮存的电子,手术后吃什么伤口愈合快从观察到的结构来看,估计只要小的蛋白质才干进入复合物,在一个中空的空间中占有电子,然后再次脱离。挑选哪些蛋白质能够挨近电子,或许有助于保证电子被带到正确的当地,用于细胞内的能量生成。

博科园-科学科普|研讨/来自: 马克斯普朗克学会(Max Planck Society)

参阅期刊文献:《科学发展》

DOI: 10.1126/sciadv.aav4310

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