Científicos alemanes han desarrollado una forma efectiva de absorber dióxido de carbono del aire
A pesar de la gran variedad de organismos capaces de producir enzimas para convertir dióxido de carbono en compuestos orgánicos, todavía nadie ha sido capaz de utilizar esta capacidad para convertir SO 2 en biocombustibles o fuentes renovables para la producción de productos químicos valiosos. Una concentración demasiado alta de dióxido de carbono en la atmósfera es un problema grave, pero algunos científicos lo ven como una oportunidad.Un equipo de investigadores del Instituto de Microbiología de la Tierra de la Sociedad Max Planck en Marburg, Alemania, ha desarrollado un nuevo método altamente eficiente para procesar CO 2 para plantas . Se basa en una nueva enzima de unión al carbono .Gracias a lo cual este proceso hipotéticamente puede ir 2-3 veces más rápido. Las plantas y las algas funcionan bastante bien para reducir la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera. Cada año consumen alrededor de 350 mil millones de toneladas de CO 2 en todo el mundo. Casi todas las plantas hacen esto usando el mismo proceso químico, una serie de reacciones químicas llamadas ciclo de Calvin .El ciclo de Calvin es un conjunto de transformaciones moleculares en las que tres átomos simples de una molécula de CO 2 se convierten lentamente en glucosa, un azúcar complejo. Este método está bastante bien depurado por la evolución, pero los científicos han encontrado una manera de mejorarlo.La finalización exitosa del ciclo de Calvin depende de la herramienta molecular específica: la ribulosa bisfosfato carboxilasa (RuBisCO), una enzima que atrapa el CO 2 de la atmósfera y forma una molécula grande para comenzar la conversión. El problema es que RuBisCO está haciendo esto relativamente lento. Además, cada quinto intento de RuBisCO para reparar el CO 2 conduce a la pérdida de carbono del ciclo de Calvin y reduce la eficiencia de la fotosíntesis.Los bioquímicos dirigidos por Tobias Erb desarrollaron un ciclo de absorción de carbono in vitro similar en muchos aspectos al ciclo de Calvin. La principal diferencia del nuevo método es que utiliza una herramienta molecular más rápida y efectiva: la enzima ECR, que hace el mismo trabajo que RuBisCO, solo unas 9 veces más rápido. Erb llamó a este proceso el ciclo CETCH. Además de la enzima ECR, los científicos secuenciaron y sintetizaron 16 catalizadores más de 9 organismos diferentes para el ciclo CETCH.El ciclo CETCH convierte el CO 2 en el aire en glioxilatoen 11 pasos En cada etapa, se requiere una enzima que transforma las moléculas. Cada una de estas enzimas fue cuidadosamente seleccionada entre 40 mil catalizadores conocidos. Algunos de ellos se encontraron en el cuerpo humano y las bacterias intestinales, otros se tomaron de plantas y microbios que viven en los océanos.Erb y sus colegas probaron el ciclo CETCH en su laboratorio. Combinaron todos los catalizadores extraídos con una cierta cantidad de combustible químico y calcularon cuánto dióxido de carbono se eliminó del aire. Descubrieron que su ciclo era un 25% más eficiente que el ciclo de Calvin en plantas y algas. CETCH convierte el dióxido de carbono en moléculas orgánicas a una velocidad de 5 nmol de CO 2 por minuto por miligramo de proteína.Animado por la restauración exitosa de la red enzimática sintética in vitro, que, además, puede competir con los ciclos naturales, Erb abre varias puertas a la vez para usar la tecnología CETCH. Si se introducen enzimas sintéticas en un organismo vivo, el ciclo CETCH apoyará la fotosíntesis natural. Al final, también puede servir como un impulso para el desarrollo de un metabolismo de carbono totalmente sintético y autosuficiente en sistemas bacterianos y de algas.Erb señala que en esta etapa es muy difícil predecir qué tan rápido se comparará el CETCH sintetizado con el ciclo de Calvin, que funciona en los organismos vivos. Pero como pasa por menos pasos y sus enzimas son más rápidas, los científicos esperan una aceleración dos o tres veces. En última instancia, puede ser un poco más lento que el ciclo de Calvin. Los científicos simplemente no lo saben con certeza, todavía.Aunque el glioxilato que se produce durante el ciclo CETCH es en gran medida inútil en sí mismo, puede convertirse fácilmente en otro químico adecuado para la producción de biocombustibles o antibióticos.Los científicos esperan que algún día el ciclo CETCH pueda introducirse en un organismo vivo utilizando métodos de ingeniería genética. Sin embargo, esta es una tarea muy difícil, para cuya solución es necesario realizar muchas investigaciones. El equipo de Erb ahora no tiene idea de lo que sucederá si su ciclo se coloca dentro de un sistema celular vivo.“Trate de imaginar que los científicos pudieron crear algo como hojas artificiales o cualquier otro sistema híbrido en el que los paneles solares fotovoltaicos puedan proporcionar energía a las algas y bacterias que viven debajo de ellas. Luego, usando el ciclo CETCH, pueden absorber dióxido de carbono y producir químicos beneficiosos ”, dice Tobias Erb.Ahora la base de toda la industria química es el uso de combustibles fósiles. Plásticos y textiles, maquinaria y antibióticos: todo esto se produce con una gran cantidad de emisiones de dióxido de carbono. En lugar de cargar al planeta con nuevas emisiones, la producción química podría combatir activamente el cambio climático, creando productos saludables a partir de CO 2 .El trabajo científico fue publicado en la revista Science el 18 de noviembre de 2016DOI: 10.1126 / science.aah5237Source: https://habr.com/ru/post/es399203/
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