हवेचे ऊर्जेत रूपांतर करू शकणारे एन्झाइम सापडले

हे फार पूर्वीपासून ज्ञात आहे की क्षयरोगाच्या जीवाणूंचा ताण हवेतील हायड्रोजनपासून वीज निर्माण करू शकतो. हे कसे करायचे ते आता शास्त्रज्ञांनी शोधून काढले आहे.

कुष्ठरोग आणि क्षयरोगास कारणीभूत असलेल्या जीवाणूच्या नातेवाईकाचा अभ्यास करणार्‍या संशोधकांना एक एन्झाइम सापडला आहे जो हायड्रोजनला विजेमध्ये रूपांतरित करतो आणि त्यांचा असा विश्वास आहे की ते हवेतून नवीन, स्वच्छ ऊर्जा स्त्रोत तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.

मायकोबॅक्टेरियम स्मेग्मॅटिस हा जीवाणू वातावरणातील हायड्रोजनमधून ऊर्जा काढण्यासाठी Huc या एन्झाइमचा वापर करतो, ज्यामुळे ते कठोर, पोषक नसलेल्या वातावरणात राहण्यास सक्षम होते.

एक ऑक्सिजन असंवेदनशील एन्झाइम HUC

येथे, आम्ही क्रायो-इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी वापरून मायकोबॅक्टेरियम स्मेग्मॅटिस हायड्रोजनेज ह्यूकची रचना आणि यंत्रणा वर्णन करतो. एच मधील श्वसन इलेक्ट्रॉन वाहक मेनाक्विनोनच्या हायड्रोजनेशनला Huc समर्थन देते.₂हे एक अत्यंत प्रभावी, ऑक्सिजन-असंवेदनशील एंजाइम आहे जे ऑक्सिडेशनला बांधते.

आज, शास्त्रज्ञांनी एक नवीन उर्जा स्त्रोत शोधल्याचा दावा केला आहे ज्याचा उपयोग विविध लहान पोर्टेबल पॉवर टूल्सला उर्जा देण्यासाठी केला जाऊ शकतो आणि एन्झाइमचा शोध घेऊन त्याचा वापर केला जाऊ शकतो.

ऑस्ट्रेलियातील मोनाश विद्यापीठातील मायक्रोबायोलॉजिस्ट, लीड लेखक राईस ग्रिंटर यांनी लाइव्ह सायन्सला ई-मेलद्वारे सांगितले की, टीम बायोमेट्रिक सेन्सर्स, पर्यावरण मॉनिटर्स, डिजिटल घड्याळे, कॅल्क्युलेटर आणि साधे संगणकांसह हवा वापरून Huc असलेल्या वीज पुरवठ्यासाठी हवा वापरत आहे. तो म्हणाला की विविध लहान पोर्टेबल उपकरणे चालविण्यास सक्षम असण्याची त्याची कल्पना आहे.

जेव्हा अधिक केंद्रित हायड्रोजन सादर केला जातो तेव्हा Huc अधिक विद्युत प्रवाह निर्माण करतो. याचा अर्थ स्मार्टवॉच, सेल फोन, अधिक पोर्टेबल कॉम्प्लेक्स कॉम्प्युटर आणि शक्यतो ऑटोमोबाईल यांसारख्या वाढत्या अत्याधुनिक उपकरणांना उर्जा देण्यासाठी इंधन सेलमध्ये वापरला जाऊ शकतो.

M. smegmatis हा एक नॉन-पॅथोजेनिक, वेगाने वाढणारा जीवाणू आहे जो त्याच्या रोगास कारणीभूत असलेल्या जवळच्या नातेवाईक, मायकोबॅक्टेरियम ट्यूबरक्युलोसिसच्या सेल भिंतीच्या रचनेची तपासणी करण्यासाठी प्रयोगशाळांमध्ये वारंवार वापरला जातो. M. smegmatis, जगभरात मोठ्या प्रमाणावर आढळणारा मातीचा सूक्ष्मजंतू, अंटार्क्टिक माती, ज्वालामुखी विवर आणि खोल महासागर यांसारख्या कठोर वातावरणात जगण्यासाठी हवेतील हायड्रोजनच्या अंशांचे ऊर्जेत रूपांतर करण्यासाठी फार पूर्वीपासून ओळखले जाते, जेथे इतर थोडेसे इंधन आहे. उपलब्ध.

तथापि, एम. स्मेग्मेटिसने हे कसे साध्य केले हे अद्याप अस्पष्ट राहिले.

M. smegmatis च्या आश्चर्यकारक क्षमतेच्या अंतर्निहित रसायनशास्त्राचे परीक्षण करण्यासाठी, संशोधकांनी क्रोमॅटोग्राफीचा वापर केला, एक प्रयोगशाळा तंत्र जे संशोधकांना मिश्रणाचे घटक वेगळे करण्यास आणि प्रक्रियेसाठी जबाबदार असलेल्या Huc एंझाइमला वेगळे करण्यास अनुमती देते.

त्यानंतर त्यांनी क्रायो-इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी वापरून एन्झाइमच्या अणू रचनेचा अभ्यास केला, ही पद्धत ज्यासाठी त्याच्या विकसकांना रसायनशास्त्रातील 2017 चे नोबेल पारितोषिक मिळाले. संशोधकांनी एंझाइमची अणू रचना आणि इलेक्ट्रॉन वाहतूक करण्यासाठी वापरत असलेल्या विद्युत मार्गांचा अभ्यास केला जेणेकरून ते एम. स्मेग्माटिसमधून गोळा केलेल्या ह्यूकच्या गोठलेल्या नमुन्यावर विद्युत प्रवाह निर्माण करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनचा स्फोट करतात.

संघाला असे आढळले की Huc च्या कोरमध्ये एक सक्रिय साइट आहे, एक रचना ज्यामध्ये निकेल आणि लोह आयन असतात. एकदा हायड्रोजन रेणू सक्रिय साइटमध्ये प्रवेश करतात, ते त्यांचे इलेक्ट्रॉन गमावतात कारण ते निकेल आणि लोह आयनमध्ये अडकतात. विद्युतप्रवाह तयार करण्यासाठी, एंझाइम नंतर या इलेक्ट्रॉनांना विद्युत प्रवाहाच्या बाजूने हलवते.

ग्रिंटरच्या मते, इलेक्ट्रॉन्स ह्यूक (विशेषत: निकेल आयन) द्वारे घेतले जातात आणि लोह आणि सल्फर आयनच्या क्लस्टरने बनलेल्या आण्विक वायरद्वारे त्याच्या पृष्ठभागावर वितरित केले जातात. "जर आपण इलेक्ट्रोडवर ह्यूक स्थिर केले तर इलेक्ट्रॉन एंझाइमच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये वाहू शकतात आणि वीज निर्माण करू शकतात."

पुढील संशोधनात असे दिसून आले आहे की पृथक केलेले Huc एन्झाइम दीर्घकाळ साठवले जाऊ शकते, 80 अंश सेल्सिअस पर्यंत गोठणे किंवा गरम करणे सहन करू शकते आणि आपल्या हवेत आढळणाऱ्या हायड्रोजनच्या 0,00005% इतके कमी प्रमाणात हायड्रोजन वापरू शकते. संशोधकांनी असे सुचवले आहे की हे गुणधर्म, सूक्ष्मजीवांची सर्वव्यापीता आणि वाढीच्या सुलभतेसह, सेंद्रिय बॅटरीमधील उर्जा स्त्रोतासाठी एंजाइमची प्राथमिक निवड करू शकतात.

Grinter च्या मते, Huc उर्जा म्हणून हवेतील हायड्रोजनचे प्रमाण व्यावहारिकदृष्ट्या अमर्याद आहे. “हवेतील हायड्रोजनची पातळी कमी असल्यामुळे थोड्या प्रमाणातच वीज तयार होऊ शकते. Huc नंतर केवळ अशा उपकरणांसाठी वापरला जाऊ शकतो ज्यांना दीर्घ कालावधीसाठी थोड्या प्रमाणात उर्जेची आवश्यकता असते. हायड्रोजनची उच्च सांद्रता प्रदान करणार्‍या इंधन पेशींमध्ये देखील Huc वापरला जाऊ शकतो.”

स्रोत: थेट विज्ञान

Günceleme: 18/03/2023 23:38