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【最新研究】科學家發現了一種神奇的酶,能將空氣轉換為能源
2023/08/02

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我們都知道,空氣是生命的基本要素之一,沒有空氣,人類和其他動植物就無法呼吸和生存。但是,你是否想過,空氣還可以被用來產生能源呢?這聽起來像是科幻小說中的情節,但事實上,科學家們已經在現實中實現了這一壯舉。

在2023年3月15日發表在《自然》雜志上的一篇研究論文中,澳大利亞莫納什大學的微生物學家格林特(Rhys Grinter)和他的同事們報告了他們對一種能夠將空氣中的氫轉化為電能的酶的發現。

這種酶被命名為Huc(hydrogen uptake catalase),是由一種叫做粘性分枝桿菌(Mycobacterium smegmatis)的細菌所組成的。

粘性分枝桿菌是結核分枝桿菌和麻風分枝桿菌的近親,但不會引起人類或動物的疾病。

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它們廣泛存在于世界各地的土壤中,并且能夠在極端、貧瘠的環境中存活,比如南極洲、火山口和深海等地方。

粘性分枝桿菌之所以能夠適應這些惡劣的條件,很大程度上歸功于它們利用Huc酶從空氣中獲取能量的能力。空氣中含有微量的氫(約0.00005%),而Huc酶可以將這些氫與細胞內存在于過氧化物酶(peroxidase)上面的鐵離子結合起來,并釋放出電子。這些電子可以通過細胞膜上特殊的蛋白質通道傳遞給外部電路,并形成電流。

為了揭示粘性分枝桿菌如何利用Huc酶從空氣中獲取能量的機制,格林特和他的團隊首先使用色譜法(chromatography)將Huc酶從細菌細胞中提取出來。色譜法是一種實驗室技術,可以將混合物中不同成分按照其相對親水或親油程度進行分離。

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然后,他們使用X射線晶體衍射法(X-ray crystallography)確定了Huc酶三維結構上最重要部位——催化位點(catalytic site),即與鐵離子結合并參與反應的地方的原子模型。

通過這種方法,他們發現了Huc酶與其他過氧化物酶的一個重要區別:Huc酶上的鐵離子是三價的,而其他過氧化物酶上的鐵離子是二價的。

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