Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng enzyme chịu trách nhiệm cho việc chuyển đổi metan-metanol ở vi khuẩn methanotrophic xúc tác phản ứng tại một địa điểm chỉ chứa một ion đồng. Phát hiện này có thể dẫn đến các chất xúc tác nhân tạo được thiết kế mới có thể chuyển đổi khí mê-tan – một loại khí nhà kính rất mạnh – thành metanol dễ sử dụng với cùng một cơ chế dễ dàng.
Được biết đến với khả năng loại bỏ khí mê-tan khỏi môi trường và biến nó thành nhiên liệu có thể sử dụng, vi khuẩn methanotrophic từ lâu đã mê hoặc các nhà nghiên cứu. Nhưng làm thế nào, chính xác, những vi khuẩn này tự nhiên thực hiện một phản ứng phức tạp như vậy đã là một bí ẩn.
Bây giờ một nhóm liên ngành tại Đại học Tây Bắc đã phát hiện ra rằng enzyme chịu trách nhiệm cho việc chuyển đổi metan-metanol xúc tác phản ứng này tại một địa điểm chỉ chứa một ion đồng.
Phát hiện này có thể dẫn đến các chất xúc tác nhân tạo được thiết kế mới có thể chuyển đổi khí mê-tan – một loại khí nhà kính rất mạnh – thành metanol dễ sử dụng với cùng một cơ chế dễ dàng.
“Bản sắc và cấu trúc của các ion kim loại chịu trách nhiệm xúc tác vẫn còn khó nắm bắt trong nhiều thập kỷ”, Amy C. Rosenzweig, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. “Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một bước tiến lớn trong việc tìm hiểu làm thế nào vi khuẩn chuyển đổi metan thành metanol.”
“Bằng cách xác định loại trung tâm đồng có liên quan, chúng tôi đã đặt nền tảng để xác định cách thức tự nhiên thực hiện một trong những phản ứng thách thức nhất của nó”, Brian M. Hoffman, đồng tác giả cho biết.
Nghiên cứu sẽ công bố vào thứ Sáu, ngày 10 tháng 5 trên tạp chí Khoa học . Rosenzweig là Giáo sư Khoa học Đời sống của Gia đình Weinberg tại Đại học Nghệ thuật và Khoa học Weinberg của Tây Bắc. Hoffman là giáo sư hóa học Charles E. và Emma H. Morrison tại Weinberg.
Bằng cách oxy hóa metan và chuyển đổi nó thành metanol, vi khuẩn methanotrophic (hay “methanotrophs”) có thể đóng gói một cú đấm hai. Họ không chỉ loại bỏ khí nhà kính có hại ra khỏi môi trường, họ còn tạo ra một loại nhiên liệu bền vững, dễ sử dụng cho ô tô, điện và hơn thế nữa.
Các quy trình công nghiệp hiện tại để xúc tác cho phản ứng metan-metanol đòi hỏi áp suất rất lớn và nhiệt độ khắc nghiệt, đạt tới hơn 1.300 độ C. Tuy nhiên, Methanotrophs thực hiện phản ứng ở nhiệt độ phòng và “miễn phí”.
“Trong khi các vị trí đồng được biết là xúc tác chuyển đổi metan thành metanol trong các vật liệu nhân tạo, thì xúc tác metan thành metanol ở một vị trí monocopper trong điều kiện môi trường xung quanh là chưa từng có”, Matthew O. Ross, một sinh viên tốt nghiệp đồng ý. Rosenzweig và Hoffman và tác giả đầu tiên của bài báo. “Nếu chúng ta có thể phát triển sự hiểu biết đầy đủ về cách họ thực hiện chuyển đổi này ở điều kiện nhẹ như vậy, chúng ta có thể tối ưu hóa các chất xúc tác của chính mình.”
Nghiên cứu “Hạt metan monooxygenase chỉ chứa các trung tâm đồng đơn nhân” được Viện Y tế Quốc gia hỗ trợ (số giải thưởng GM118035, GM111097 và 5T32GM008382) và Quỹ khoa học quốc gia (số giải thưởng 1534743).
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Tây Bắc . Bản gốc được viết bởi Amanda Morris. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :