486.74
+0.05
517.99
+0.2
8.43
-0.08
-9
Погода в Ереване
Рус
Американские биологи создали "биотопливный конвейер" из кишечной палочки
09:32
29 Ноября 2011

Американские биотехнологи вывели несколько штаммов кишечной палочки, способных заменить практически весь конвейер производства биотоплива - эти микроорганизмы умеют расщеплять целлюлозу и другие исходные компоненты биомассы на части, превращать их в сахаристые соединения и использовать для сборки молекул органических веществ, пригодных для использования в качестве готового топлива, передает РИА Новости.

Джей Кислинг (Jay Keasling) из университета Калифорнии в Беркли (США) и его коллеги описали особенности бактерии - "биореактора" и обрисовали перспективы ее применения в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Практически все технологии производства биотоплива делятся на два этапа - расщепление ксилана и целлюлозы при помощи бактериальных или искусственных ферментов и превращение промежуточного продукта в готовое топливо. Невысокая эффективность бактерий-расщепителей целлюлозы и высокая цена на искусственные катализаторы отпугивает потенциальных инвесторов.

Группа ученых под руководством Кислинга смогла объединить оба этих этапа в наборе совместимых друг с другом штаммов кишечной палочки (Escherichia coli), вставив в их геном наборы генов, отвечающих за расщепление целлюлозы и выделение биотоплива.

На первом этапе своей работы авторы статьи сравнили большое количество генов бактерий, пригодных для расщепления биомассы. Они отобрали 10 наиболее эффективных ферментов и вставили соответствующие им гены в ДНК кишечной палочки.

Два из них - фермент-расщепитель ксилана Xyl10 и разрушитель целлюлозы Cel - оказались "рабочими". Бактерии с этими генами успешно расщепляли до 5% целлюлозы и 11% ксилана на небольшие фрагменты-олигомеры. Ученые "настроили" эти гены таким образом, что расщепляющие молекулы выделялись за пределы оболочки бактерии. Это решило одну из главных проблем кишечной палочки - небольшое количество ферментов, которые она выделяет в питательную среду.

Затем биологи провели аналогичные эксперименты с двумя наборами генов, выделенных из ДНК бактерий, способных расщеплять "обрывки" молекул целлюлозы и ксилана. Эти фрагменты были подключены к двум предыдущим таким образом, что они включались лишь в том случае, если в питательном растворе присутствовало достаточное количество олигомеров ксилана и целлюлозы.

Такая архитектура "живого конвейера" позволила ученым добиться невиданных темпов роста - скорость размножения бактерий с "ксилановыми" и "целлюлозными" генами была ограничена лишь концентрацией сахаристых веществ в среде их обитания.

Убедившись в эффективности своих "подопечных" в лабораторных условиях, ученые попытались использовать их на практике. Кислинг и его коллеги подготовили биомассу из листьев и стеблей гигантского проса (Panicum virgatum) - дикого растения из североамериканских прерий. Ученые обработали биомассу при помощи растворителя целлюлозы - ионной жидкости - и добавили полученный раствор в пробирки с бактериями.

В целом, бактерии из той и другой группы успешно заселили новую среду и развивались нормальными темпами, что подтвердило жизнеспособность "конвейерных" штаммов кишечной палочки. Это справедливо и для смешанных колоний из "ксилановых" и "целлюлозных" бактерий - они не мешают друг другу, и их жизнедеятельность не пересекается с химической точки зрения.

После этого эксперимента оставался последний шаг - производство биотоплива. Ученые присоединили к геномам своих кишечных палочек несколько "линий", отвечающих за сборку биоаналогов бензина, дизельного топлива и авиационного керосина.

Как и ожидали ученые, новые штаммы кишечной палочки производили те виды биотоплива, которые были "запрограммированы" Кислингом и его коллегами. Как отмечают биологи, промышленное применение этих штаммов потребует значительного улучшения эффективности ферментов, расщепляющих целлюлозу и ксилан.-0-

Loading...
Материалы по теме
Другие материалы раздела
17:03
17 Февраля 2017
Геологи обнаружили восьмой континент Земли
Площадь нового континента занимает порядка пяти миллионов квадратных километров
20:30
16 Февраля 2017
Ученые спрогнозировали катастрофическое землетрясение в США
Ученые провели компьютерное моделирование, чтобы определить точную форму разлома
22:28
12 Февраля 2017
Ужин на сон грядущий: Топ-5 полезных и вредных для хорошего сна продуктов
Некоторые продукты полезно есть перед сном, а вот от других стоит отказаться
20:17
12 Февраля 2017
Искусственный интеллект vs человек: угроза или помощник?
Уже сейчас раздаются призывы обдумать этические принципы разработки искусственного интеллекта, удостоверившись в том, что искусственный интеллект развивается в безопасном для людей направлении
19:46
12 Февраля 2017
Ученые рассказали, какой продукт наиболее полезен для сердца
Продукт отличается максимальным уровнем содержания полиненасыщенных жирных кислот, необходимых для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний
21:22
11 Февраля 2017
Геофизики выявили причины последнего массового вымирания
Канадские и американские геофизики выявили новые подробности последнего великого вымирания
20:47
10 Февраля 2017
Ученые исследуют крики орангутанов для изучения эволюции языка
Ученые пришли к выводу, что звуки, которые издают орангутаны - один из наиболее близких к человеку вид человекообразных обезьян - могут пролить свет на происхождение языка.
21:11
09 Февраля 2017
На YouTube обнаружена "крупнейшая ошибка в истории"
На видеохостинге YouTube создали странный защитный механизм
20:35
09 Февраля 2017
Астрофизики вблизи Млечного Пути обнаружили "галактический мост" длиной 43 тыс. световых лет
Британские, итальянские и австралийские астрономы обнаружили "галактический мост", соединяющий два крупнейших спутника Млечного Пути
11:30
09 Февраля 2017
Геологи назвали сроки наступления кислородной катастрофы на Земле
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
09:16
08 Февраля 2017
Психологи рассказали, как легче перенести стресс
Учёные привлекли 61 добровольца, которых предварительно отбирали по опроснику, выявлявшему признаки депрессии
15:40
07 Февраля 2017
В Египте нашли мумию огромного крокодила
Четырехметровый крокодил олицетворял древнеегипетского бога Себека