Биологические нанопровода для передачи электричества Фото: Эффективный транспорт электронов через белковые окислительно-восстановительные носители необходим для многих биологических процессов
  • Дата:23.01.2020
  • Просмотры:760
  • Источник: MSUTODAY

Функциональный нанопровод когда-нибудь можно будет использовать для производства новых лекарств или биотоплива, или электронных устройств, изготовленных из биогаза - возможности безграничны

В биологии электроны сложно исследовать. Однако, научиться использовать электроны имеет смысл, потому что, когда они движутся, то создают электричество, которое питает жизнь. Электроны участвуют в производстве топлива и лекарств. Движение электронов лежит в основе фотосинтеза, основного источника пищи и топлива для сжигания.

Эффективный транспорт электронов через белковые окислительно-восстановительные носители необходим для многих биологических процессов, преобразующих энергию, и достижение этого требует тесного расположения донорно-акцепторных пар и точного контроля окислительно-восстановительного потенциала, примером чему является цепь переноса электронов в реакционном центре фотосинтеза.

В своей работе ученые из Исследовательской лаборатории растений MSU-DOE сообщают о новой синтетической системе, которая может осуществлять перенос электронов на большие расстояния. Она состоит из двух компонентов, взятых из природы. Один - это белок из бактерий, а другой - молекула, найденная в крови.

Природа умеет использовать электроны. Хитрость заключается в том, чтобы разделить их движение на короткие отрезки, которыми легче управлять. Затем необходимо соединить эти отрезки и выстроить путь электронов до конечной точки. Отрезки можно формировать, например, с помощью молекулы гем, содержащей железо. Железо придает крови характерный цвет, и оно присутствует во многих других биологических соединениях.

«В природе гемы должны быть расположены точно и под углом, чтобы обеспечить быстрый переход электронов. Гемы фиксируются на месте, прикрепляясь к белковым структурам». «В противном случае, если расстояния между гемами станут слишком большими, электрон выйдет из-под контроля. Он будет потерян».

Поскольку гемы встречаются практически во всех живых существах, они могут участвовать в комбинациях со множеством типов белков. Научная группа использовала белок BMC-H от бактерий для создания искусственных электронных отрезков. «Не было необходимости сильно модифицировать белок BMC-H». «Поскольку модификация минимальна, форма и функции белка остаются неизменными».

Ученым удалось создать большие структуры с прикрепленными к ним гемами. Кроме того, эти структуры можно производить внутри клеток бактерий, что сэкономит ресурсы. «Есть желание преобразовать эту систему в функциональный нанопровод и когда-нибудь его можно будет использовать для производства новых лекарств или биотоплива, или электронных устройств, изготовленных из биогаза - возможности безграничны».

Связанная статья журнала в Frontiers in Bioengineering and Biotechnology: https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00432

Комментарии

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Другие публикации по теме