它是如此金屬:科學(xué)家證實(shí)鎳在一個(gè)古老的化學(xué)反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用
時(shí)間:2025-12-12 04:12:28 來源:骨軟筋酥網(wǎng) 作者:百科 閱讀:569次

ACS的活性位點(diǎn),新形成的屬科乙酰基與催化活性鎳結(jié)合,顯示為綠色。學(xué)家學(xué)反佛山獅山找外圍找服務(wù)找美女[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金來源:uux.cn/Macon Abernathy/SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室
(神秘的證實(shí)作用地球uux.cn)據(jù)SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室(Kimberly Hickok):二氧化碳(CO2)是導(dǎo)致氣候變化的最豐富的溫室氣體,但早在人類開始以前所未有的古老關(guān)鍵水平將其釋放到大氣中之前,它就已經(jīng)存在于地球上了。應(yīng)中因此,此金地球上一些最早的屬科生物進(jìn)化來駕馭和利用這種對(duì)人類和地球有害的氣體。
其中一個(gè)過程稱為Wood-Ljungdahl途徑,學(xué)家學(xué)反僅在缺氧時(shí)發(fā)生,證實(shí)作用被認(rèn)為是古老關(guān)鍵佛山獅山找外圍找服務(wù)找美女[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金自然界中最有效的固碳途徑。但是應(yīng)中這一途徑究竟是如何從一個(gè)步驟發(fā)展到下一個(gè)步驟的仍然不清楚。
現(xiàn)在,此金能源部SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室、屬科密歇根大學(xué)、學(xué)家學(xué)反西北大學(xué)和卡耐基梅隆大學(xué)的斯坦福同步輻射光源(SSRL)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了Wood-Ljungdahl途徑以前未知的內(nèi)部工作方式。
他們的發(fā)現(xiàn)上個(gè)月發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上,不僅揭示了地球上最古老的化學(xué)反應(yīng)之一,還可能導(dǎo)致改善碳捕獲技術(shù),以緩解氣候變化。
“在這項(xiàng)研究之前,我們知道為了讓W(xué)ood-Ljungdahl途徑產(chǎn)生供生物體使用的碳,它從二氧化碳開始,”SSRL的研究助理兼該研究的合著者M(jìn)acon Abernathy說。“然后,它將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳和甲基,并通過某種化學(xué)魔法將它們合并為一種可供生物體利用的碳形式。”
多年來,科學(xué)家們假設(shè)該途徑通過一系列鎳基有機(jī)金屬中間體發(fā)揮作用,這些中間體形成金屬-碳鍵。具體來說,研究人員專注于兩種鎳-鐵-硫蛋白的復(fù)合物,稱為CO脫氫酶和乙酰輔酶a合酶(CODH/ACS),它們是催化二氧化碳轉(zhuǎn)化為能量和結(jié)構(gòu)碳以構(gòu)建細(xì)胞壁和蛋白質(zhì)的主要酶。
但證實(shí)這一假設(shè)被證明是棘手的,因?yàn)槊笍?fù)合物需要在缺氧的大氣中純化,就像40億年前地球早期這些蛋白質(zhì)和這條途徑出現(xiàn)時(shí)一樣。此外,中間化合物通常不穩(wěn)定,反應(yīng)會(huì)很快變得不活躍。此外,CODH中其他鎳和鐵原子的存在干擾了本研究的目標(biāo)ACS的研究。
為了規(guī)避這些挑戰(zhàn),研究人員開發(fā)了一種更活躍的、僅含ACS的蛋白質(zhì)版本——沒有CODH——并在SSRL使用X射線來了解它的金屬以及它們?nèi)绾卧诿竷?nèi)工作。該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了X射線光譜學(xué),這是一種科學(xué)家研究光的干涉的技術(shù),光被復(fù)合物(這里是ACS)中的金屬吸收,釋放,然后反彈回來,以識(shí)別反應(yīng)發(fā)生時(shí)變化的化學(xué)鍵。
簡而言之,科學(xué)家們證實(shí)了他們長期以來的假設(shè)。
“我們發(fā)現(xiàn),有一種非常復(fù)雜的有機(jī)金屬化學(xué)正在發(fā)生,酶中的一個(gè)鎳位點(diǎn)正在做所有有趣的事情,”SSRL大學(xué)的高級(jí)科學(xué)家、該研究的通訊作者Ritimukta Sarangi說。
密歇根大學(xué)教授、該研究的通訊作者史蒂夫·拉格斯代爾(Steve Ragsdale)說,研究小組了解到,盡管這種酶有一個(gè)由兩個(gè)鎳組成的簇,分別與鐵和硫的四個(gè)原子相連,但反應(yīng)總是發(fā)生在簇內(nèi)的一個(gè)特定鎳上。“碳,如一氧化碳、甲基和乙酰基,都與最接近鐵和硫的鎳結(jié)合,很明顯,它們不與任何其他金屬結(jié)合。”
Ragsdale說,研究人員還注意到,含鎳蛋白質(zhì)在每個(gè)中間狀態(tài)都會(huì)經(jīng)歷結(jié)構(gòu)上的重大變化。“這并不是我們最初假設(shè)的一部分。我們只是在考慮鎳基的基礎(chǔ)化學(xué)。但我們看到了蛋白質(zhì)中發(fā)生的所有其他變化,這有點(diǎn)令人驚訝。”
Abernathy說,雖然研究人員對(duì)反應(yīng)如何進(jìn)行有很強(qiáng)的想法,但看到它在行動(dòng)中仍然令人印象深刻。
“這是大自然如此精確的微調(diào),以達(dá)到這種優(yōu)雅的催化系統(tǒng),”薩蘭吉說。“我很喜歡這一點(diǎn),以及我們使用X射線光譜學(xué)的能力,這是一種非常強(qiáng)大的工具,可以用來了解自然界正在發(fā)生的事情。SSRL的結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)資源擁有世界領(lǐng)先的生物X射線光譜學(xué)項(xiàng)目,能夠研究如此復(fù)雜的生物過程。”
除了欣賞Wood-Ljungdahl路徑本身的自然之美,Ragsdale還表示,他希望通過研究更好地了解這些自然過程,或許還能加強(qiáng)這些過程,從而找到緩解氣候變化和開發(fā)碳捕獲技術(shù)以制造化學(xué)原料和燃料的方法。“我認(rèn)為,我們必須首先了解這一過程背后的基本生物化學(xué),”他說,“然后我們才能在增強(qiáng)這些存在于自然界中的途徑方面取得進(jìn)展。”
(責(zé)任編輯:綜合)
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