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研究结果挑战了目前对固氮酶的理解 并强调了其在可持续生物生产中的潜力
发布时间:2024-08-15 10:59:10任瑗壮来源:
导读 固氮酶是地球上最重要的地球化学酶之一,以氨 (NH 3)的形式为所有生命形式提供生物可利用的氮。一些固氮酶还可以直接将 CO2转化为碳氢化...
固氮酶是地球上最重要的地球化学酶之一,以氨 (NH 3)的形式为所有生命形式提供生物可利用的氮。一些固氮酶还可以直接将 CO2转化为碳氢化合物链,使其成为生物技术过程开发的一个令人兴奋的目标。
由马克斯·普朗克科学家约翰内斯·雷贝林 (Johannes Rebelein) 领导的德国马尔堡研究小组现已全面深入了解了固氮酶的底物特异性和偏好。他们的研究结果挑战了人们对固氮酶的当前理解,并凸显了其在可持续生物生产中的潜力。这项研究发表在《科学进展》杂志上。
氮是人体细胞的主要组成部分之一。然而,地球上的大多数氮都以气态 N2的形式存在,无法被细胞化学利用。只有一类酶能够将 N2转化为生物可利用的氨 (NH3):固氮酶。
由马尔堡马克斯普朗克陆地微生物研究所的 Johannes Rebelein 领导的研究人员发现,一些固氮酶还可以处理另一种重要底物:它们将温室气体 CO2还原为碳氢化合物(甲烷、乙烯、乙烷)和甲酸。
为了回答这些问题,研究人员集中研究了光合细菌红细菌(Rhodobacter capsulatus),它含有两种同工酶:钼(Mo)固氮酶和铁(Fe)固氮酶,当钼缺乏时,细菌需要这两种酶作为储备。
研究人员分离了这两种固氮酶,并通过生化测试比较了它们的二氧化碳还原能力。他们发现,铁固氮酶还原二氧化碳的效率实际上比含钼固氮酶高出三倍,并且在大气二氧化碳浓度下产生甲酸和甲烷。
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