El hidrógeno es un producto básico con más de 60 millones de toneladas producidas en todo el mundo cada año. Sin embargo, más del 95 por ciento se produce mediante la reformación con vapor de combustibles fósiles, un proceso que consume mucha energía y produce dióxido de carbono. Si pudiéramos reemplazar incluso una partede eso con biohidrógeno de algas que se produce a través de la luz y el agua, tendría un impacto sustancial.
Esto es esencialmente lo que se acaba de lograr en el laboratorio de Kevin Redding, profesor de la Facultad de Ciencias Moleculares y director del Centro de Bioenergía y Fotosíntesis. Su investigación, titulada Recableado de la fotosíntesis: una quimera de fotosistema I -hidrogenasa que produce hidrógenoin vivo fue publicado muy recientemente en la revista de alto impacto Energía y Ciencias Ambientales .
"Lo que hemos hecho es mostrar que es posible interceptar los electrones de alta energía de la fotosíntesis y utilizarlos para impulsar la química alternativa, en una célula viva", explicó Redding. "Hemos utilizado la producción de hidrógeno aquí como ejemplo".
"Kevin Redding y su grupo han logrado un verdadero avance en la reingeniería del complejo Fotosistema I", explicó Ian Gould, director interino de la Facultad de Ciencias Moleculares, que forma parte de la Facultad de Artes y Ciencias Liberales.no solo encontraron una manera de redirigir una estructura de proteína compleja que la naturaleza diseñó con un propósito para realizar un proceso diferente, pero igualmente crítico, sino que encontraron la mejor manera de hacerlo a nivel molecular ".
Es de conocimiento común que las plantas y las algas, así como las cianobacterias, utilizan la fotosíntesis para producir oxígeno y "combustibles", siendo estos últimos sustancias oxidables como los carbohidratos y el hidrógeno. Hay dos complejos pigmento-proteína que orquestan las reacciones primarias de la luzen la fotosíntesis oxigénica: Fotosistema I PSI y Fotosistema II PSII.
Las algas en este trabajo, el alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii, o 'Chlamy' para abreviar poseen una enzima llamada hidrogenasa que usa electrones que obtiene de la proteína ferredoxina, que normalmente se usa para transportar electrones desde PSI a varios destinos.Un problema es que la hidrogenasa de algas se inactiva rápida e irreversiblemente por el oxígeno que produce constantemente el PSII.
En este estudio, el estudiante de doctorado y primer autor Andrey Kanygin ha creado una quimera genética de PSI y la hidrogenasa de manera que se ensamblan conjuntamente y son activas in vivo. Este nuevo ensamblaje redirige los electrones de la fijación de dióxido de carbono a la producción de biohidrógeno.
"Pensamos que se debían tomar algunos enfoques radicalmente diferentes, por lo tanto, nuestra loca idea de conectar la enzima hidrogenasa directamente al Fotosistema I para desviar una gran fracción de los electrones de la división del agua por el Fotosistema II aproducir hidrógeno molecular ", explicó Redding.
Las células que expresan el nuevo fotosistema PSI-hidrogenasa producen hidrógeno a altas velocidades de manera dependiente de la luz, durante varios días.
Este importante resultado también se incluirá en un próximo artículo de Chemistry World, una revista mensual de noticias sobre química publicada por la Royal Society of Chemistry. La revista aborda los desarrollos actuales en el mundo de la química, incluida la investigación, las noticias comerciales internacionales y las políticas gubernamentales.ya que afecta a la comunidad científica química.
La subvención de la NSF que financia esta investigación es parte de la Fundación Binacional de Ciencias de EE. UU. E Israel BSF. En este acuerdo, un científico estadounidense y un científico israelí unen fuerzas para formar un proyecto conjunto. El socio de EE. UU. Presenta una subvención para el proyecto conjuntoa la NSF, y el socio israelí presenta la misma subvención a la ISF Israel Science Foundation. Ambas agencias deben aceptar financiar el proyecto para obtener la financiación de la BSF. Profesor Iftach Yacoby de la Universidad de Tel Aviv, socio de Redding en la BSFproyecto, es un joven científico que comenzó en TAU hace unos ocho años y se ha centrado en diferentes formas de aumentar la producción de biohidrógeno de algas.
En resumen, la reingeniería de los procesos fundamentales de los microorganismos fotosintéticos ofrece una plataforma barata y renovable para crear bio-fábricas capaces de impulsar reacciones electrónicas difíciles, alimentadas solo por el sol y utilizando agua como fuente de electrones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :