Para que todos los seres vivos tengan éxito, deben reproducirse y tener la energía para hacerlo. La capacidad de un organismo para extraer energía de su entorno, y hacerlo mejor que sus competidores, es un requisito clave para la supervivencia. Hasta hace poco erapensaba que en toda la biología, desde los microbios hasta los humanos, solo había dos métodos para generar y conservar la energía requerida para el metabolismo celular y la supervivencia.
Ahora los investigadores han descubierto un tercer método de producción de energía microbiana, llamado "bifurcación de electrones basada en flavina" FBEB. Este método recién descubierto es en realidad una forma antigua de generación y conservación de energía, pero es tan diferente de los procesos conocidos querepresenta un cambio de paradigma en la forma en que los científicos piensan sobre la forma en que los organismos obtienen energía. El mecanismo de cómo funciona FBEB era desconocido, es decir, hasta que los investigadores del Centro de Investigación de Fronteras de Energía y Transferencia de Electrones Biológicos BETCy hicieron un gran avance, cuyolos miembros incluyen a Cara E. Lubner, David W. Mulder y Paul W. King del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía de los EE. UU.
El equipo examinó características previamente desconocidas del mecanismo catalítico, obteniendo información crítica e integral sobre la forma en que funciona FBEB. Uno de los hallazgos más importantes es cómo una molécula de flavina única es capaz de generar dos niveles de energía a partir de un solo precursorcompuesto. Un nivel se usa para realizar una reacción química fácil, mientras que el otro mucho más energético se usa para realizar una química más difícil para formar un compuesto de alta energía. Al hacerlo, las dos reacciones se unen para que la energía quenormalmente desperdiciado se conserva en el compuesto de alta energía.
FBEB permite que un organismo obtenga más energía "y el jugador clave es la flavina única que permite que la enzima realice una química que conserva la energía como ninguna otra que se haya estudiado. La investigación aporta una nueva comprensión del electrónbifurca y establece un modelo de los principios mecanicistas subyacentes por los cuales funcionan. "Los resultados deberían permitir nuevas estrategias para diseñar sistemas biológicos para una producción más eficiente de combustibles y productos químicos y para desarrollar procesos catalíticos que optimicen la conversión de reacciones electroquímicas", dijo el investigador NRELCara Lubner. "Comprender la bioquímica de la bifurcación permitirá estrategias más informadas para que los microbios de bioingeniería produzcan niveles más altos de biocombustibles y productos químicos reducidos".
Los detalles del estudio se pueden encontrar en el artículo "Perspectivas mecanicistas sobre la conservación de energía mediante la bifurcación de electrones basada en flavina" en la revista Biología química de la naturaleza . El artículo fue escrito por miembros de BETCy, ubicados en NREL, la Universidad Estatal de Montana, la Universidad Estatal de Arizona, la Universidad de Georgia y la Universidad de Kentucky.
"A medida que comprendamos mejor el método de bifurcación, imaginamos que podrían diseñarse nuevos materiales y catalizadores que tengan la misma mayor eficiencia en las químicas importantes que realizan", señaló el científico de NREL David Mulder. Un resultado potencial es menos subproductos deprocesos catalíticos los subproductos son generalmente la consecuencia de procesos ineficientes energéticamente y, por lo tanto, ahorros en materiales y dinero gastado en procesos industriales. También es posible aprovechar estas vías de eficiencia energética dentro de las células vivas mediante la ingeniería de microbios para utilizarlos de manera preferencialellos para hacer mejores productos como productos químicos, combustibles o gas de hidrógeno.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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