Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги


В. Винниченко
Почему дельфины никогда не спят?



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения







Главная / Новости науки версия для печати

Новая линия дрожжей производит биотопливо эффективнее


Клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae под дифференциальным интерференционно-контрастным микроскопом. Изображение с сайта ru.wikipedia.org
Клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae под дифференциальным интерференционно-контрастным микроскопом. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Биоэтанол — один из самых перспективных видов биотоплива. Надо только найти дешевый способ получения большого количества этанола из возобновимого сырья. В статье, опубликованной недавно в журнале Science, предлагается использовать для этого методы генной инженерии и «научить» дрожжи разлагать целлюлозу, из которой состоят клеточные стенки растений. Таким образом, растительная биомасса будет использована более полно, а количество этанола на выходе увеличится.

Основной субстрат дрожжей — гексозы (например, глюкоза) и состоящие из них олигосахариды (например, сахароза), которые они сбраживают, превращая в этанол и углекислый газ. Дрожжи — довольно привередливые создания; хотя они в определенных условиях могут расти и на некоторых других субстратах, но один их самых распространенных углеводов — целлюлозу — они не разлагают никогда.

Поэтому при получении этанола из растительной биомассы с помощью дрожжей либо остается огромное количество отходов, либо приходится добавлять в смесь «внешние», внеклеточные, ферменты, чтобы расщепить целлюлозу до съедобной для дрожжей глюкозы. Это создает много дополнительных проблем и делает такой способ получения этанола куда менее рентабельным, чем он мог бы быть.

Между тем, целлюлолитические грибы — например, известный модельный организм нейроспора (Neurospora crassa) — прекрасно растут на целлодекстринах (см. Cellodextrin) (то есть фрагментах целлюлозы) и замечательно их разлагают. Это навело исследователей из Калифорнийского университета в Беркли (США) и их коллегу из Тяньцзиньского института индустриальной биотехнологии (Китай) на мысль: а что если вживить клеткам дрожжей (использовались столь любимые биологами Saccharomyces cerevisiae) те гены нейроспоры, которые позволяют ей транспортировать внутрь клетки и расщеплять фрагменты целлюлозы?

Исследователи выбрали два целлодекстриновых переносчика нейроспоры и вживили каждый в свою линию дрожжей. Кроме того, каждая дрожжевая линия получила ген внутриклеточной бета-галактозидазы, расщепляющей целлодекстрины до глюкозы.

Экспериментальная линия дрожжей работала так: внеклеточные, добавленные к биомассе целлюлазы расщепляли целлюлозные нити до целлодекстринов; «нейроспорный», вживленный переносчик захватывал плавающие в субстрате целлодекстрины и переносил их внутрь клетки; внутриклеточная (тоже «нейроспорная») бета-галактозидаза расщепляла их до глюкозы, а после этого уже включалась «родная» дрожжевая система превращения глюкозы в спирт и углекислый газ.

Работа дрожжей, содержащих транспортер для целлодекстринов и внутриклеточную бета-галактозидазу. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science
Работа дрожжей, содержащих транспортер для целлодекстринов и внутриклеточную бета-галактозидазу. Нити целлюлозы (черточки наверху) расщепляются целлюлазами (GH) до целлодекстринов (Cdex), которые подхватываются транспортерами (CDT) и попадают внутрь клетки. Там бета-галактозидаза (βG) расщепляет их до глюкозы (Glc). После этого система дрожжевых ферментов превращает глюкозу в биоэтанол (Fuel). При этом никто не мешает нам использовать и традиционный способ «внешнего» расщепления целлодекстринов до глюкозы с помощью внеклеточной бета-галактозидазы (показан светло-серым). Полученная «внешняя» глюкоза попадает в клетку с помощью гексозных транспортеров (HXT). Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Большое достоинство этого метода в том, что глюкоза «не высовывается» из клетки, а значит, уменьшается риск заражения субстрата другими организмами, питающимися глюкозой.

Полученные линии неплохо росли на целлобиозе (целлодекстрине, состоящем из двух глюкозных остатков), причем одна из линий росла гораздо лучше другой — то есть один из исследуемых транспортеров имеет большее сродство к целлобиозе. Поскольку он умеет переносить еще и целлотриозу и целлотетраозу, ученые выбрали для дальнейших экспериментов линию, содержащую этот транспортер.

При ферментации целлобиозы эта линия дрожжей дает выход этанола 86,3% от теоретически возможного. Это неплохой результат: например, при индустриальном методе выработки этанола с помощью обычных дрожжей, растущих на глюкозе, выход лишь ненамного больше — от 90 до 93%. Иными словами, новая дрожжевая линия — очень перспективная разработка. Помимо того, что она просто должна дать больше этанола на выходе, она еще существенно уменьшает возню с внеклеточными ферментами, которые «разжевывают» целлюлозу до глюкозных молекул, и снижает количество отходов после производства биотоплива. Остается только надеяться, что дальнейшие эксперименты с этой линией дрожжей нас не разочаруют.

Источник: Jonathan M. Galazka, Chaoguang Tian, William T. Beeson, Bruno Martinez, N. Louise Glass, Jamie H. D. Cate. Cellodextrin Transport in Yeast for Improved Biofuel Production. // Science. 1 October 2010. V. 330. P. 84–86.

Вера Башмакова


Комментарии (15)



Последние новости: БиотехнологииГенетикаВера Башмакова

01.12
Иммунный статус макак зависит от социального
24.11
Метаморфоз у личинок червя Hydroides elegans запускается бактериями
23.11
Численность и генетическое разнообразие китовых акул измерили по пробам воды
14.11
Ген, работающий в мышцах и костях, у обезьян стал регулировать развитие мозга
09.11
Разнообразие пищевого поведения у нематоды Caenorhabditis elegans поддерживается балансирующим отбором
03.11
Змеи потеряли ноги из-за выключения гена Sonic hedgehog
01.11
Предки современных шимпанзе и бонобо неоднократно скрещивались друг с другом
27.10
Моллюски разных видов могут заражать друг друга раком
25.10
Секвенирование генома канального сома позволило найти гены, необходимые для формирования чешуи
20.10
Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия