.Chemists create an 'artificial photosynthesis' system ten times more efficient than existing systems
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.Chemists create an 'artificial photosynthesis' system ten times more efficient than existing systems
화학자들은 기존 시스템보다 10배 더 효율적인 '인공 광합성' 시스템을 만듭니다
시카고 대학교 루이스 러너(Louise Lerner) 시카고 대학(University of Chicago)의 6명의 화학자들이 수행한 연구에 따르면 이전의 인공 시스템보다 훨씬 더 생산적인 인공 광합성을 위한 혁신적인 새로운 시스템이 나타났습니다. 위, 그 과정의 예술적 삽화. 크레딧: 피터 앨런 NOVEMBER 11, 2022
지난 2세기 동안 인간은 집중 에너지를 위해 화석 연료에 의존해 왔습니다. 수억 년의 광합성이 편리하고 에너지 밀도가 높은 물질에 담겨 있습니다. 그러나 그 공급은 유한하며 화석 연료 소비는 지구의 기후에 엄청난 부정적인 영향을 미칩니다. 시카고 대학의 화학자 Wenbin Lin은 "많은 사람들이 깨닫지 못하는 가장 큰 문제는 자연에도 우리가 사용하는 에너지 양에 대한 해결책이 없다는 것입니다."라고 말했습니다. 광합성 도 그렇게 좋지 않습니다 . 그는 "우리는 자연보다 더 잘해야 할 것입니다. 그것은 무섭습니다."
-과학자들이 탐구하고 있는 한 가지 가능한 옵션은 " 인공 광합성 "입니다. 즉, 우리 자신의 종류의 연료를 만들기 위해 식물 시스템을 재작업하는 것입니다. 그러나 단일 잎의 화학 장비는 엄청나게 복잡하고 우리 자신의 목적으로 전환하기가 쉽지 않습니다. 시카고 대학(University of Chicago)의 6명의 화학자가 수행 한 Nature Catalysis 연구는 이전 인공 시스템보다 훨씬 더 생산적인 인공 광합성을 위한 혁신적인 새 시스템을 보여줍니다.
-이산화탄소와 물에서 탄수화물을 생산하는 일반 광합성과 달리 인공 광합성은 에탄올, 메탄 또는 기타 연료를 생산할 수 있습니다. 매일 자동차에 연료를 공급하는 방법이 되기까지는 갈 길이 멀지만 이 방법은 과학자들에게 탐구할 새로운 방향을 제시하며 단기적으로는 다른 화학 물질 생산에 유용할 수 있습니다.
"이것은 기존 시스템에 대한 엄청난 개선이지만, 그 못지않게 중요한 것은 이 인공 시스템이 분자 수준 에서 작동하는 방식에 대한 매우 명확한 이해를 제시할 수 있었다는 점 입니다. 시카고 대학의 화학과 교수이자 연구의 수석 저자인 James Franck. '우리는 다른 것이 필요합니다' "자연적인 광합성이 없었다면 우리는 이곳에 없었을 것입니다. 그것은 우리가 지구에서 호흡하는 산소를 만들고 우리가 먹는 음식을 만듭니다"라고 Lin이 말했습니다.
"하지만 우리가 자동차를 운전하는 데 연료를 공급할 만큼 충분히 효율적이지 않을 것이므로 다른 것이 필요할 것입니다." 문제는 광합성이 우리에게 연료를 공급하는 데는 좋은 탄수화물을 만들기 위해 만들어졌지만 훨씬 더 집중된 에너지를 필요로 하는 자동차가 아니라는 것입니다. 따라서 화석 연료 에 대한 대안을 만들려는 연구자 들은 에탄올이나 메탄과 같이 에너지 밀도가 더 높은 연료를 만들기 위해 프로세스를 재설계해야 합니다.
-자연에서 광합성은 단백질과 안료의 매우 복잡한 여러 어셈블리에 의해 수행됩니다. 그들은 물과 이산화탄소를 흡수하고, 분자를 분해하고, 원자를 재배열하여 긴 줄의 수소-산소-탄소 화합물인 탄수화물을 만듭니다. 그러나 과학자들은 수분이 많은 탄소 코어 (메탄이라고도 알려진 CH4)를 둘러싸고 있는 수소만으로 다른 배열을 생성하기 위해 반응을 재작업해야 합니다 . 이 재설계는 생각보다 훨씬 까다롭습니다. 사람들은 자연의 효율성에 더 가까이 다가가기 위해 수십 년 동안 그것을 만지작거려 왔습니다.
-Lin과 그의 연구 팀은 현재까지 인공 광합성 시스템에 포함되지 않은 아미노산을 추가하려고 시도할 수 있다고 생각했습니다. 팀 은 유기 연결 분자에 의해 결합된 금속 이온 으로 구성된 화합물 종류인 금속-유기 골격(metal-organic framework) 또는 MOF라고 불리는 물질 유형으로 시작했습니다 . 그런 다음 그들은 화학 반응을 위한 최대 표면적을 제공하기 위해 MOF를 단일 층으로 설계하고 전자를 운반하기 위해 코발트 화합물이 포함된 용액에 모든 것을 담갔습니다.
-마지막으로 MOF에 아미노산을 추가하고 어떤 것이 가장 효과가 좋은지 실험했습니다. 그들은 반응의 절반인 물을 분해하는 과정과 이산화탄소 에 전자와 양성자를 추가하는 과정을 모두 개선할 수 있었습니다 . 두 경우 모두 아미노산 은 반응이 더 효율적으로 진행되도록 도왔습니다. 그러나 성능이 크게 향상되었음에도 불구하고 인공 광합성이 널리 사용되기에 충분한 연료를 생산할 수 있으려면 갈 길이 멉니다. Lin은 "지금 우리가 있는 곳에서는 우리가 소비할 충분한 양의 메탄을 만들기 위해 수십 배의 규모로 확장해야 할 것"이라고 말했습니다.
-이 돌파구는 다른 화학 반응 에도 광범위하게 적용될 수 있습니다 . 영향을 미치기 위해서는 많은 연료가 필요하지만 의약품과 나일론을 만드는 출발 물질과 같은 일부 분자의 훨씬 적은 양은 매우 유용할 수 있습니다. Lin은 "이러한 기본 프로세스 중 많은 부분이 동일합니다. "좋은 화학 물질을 개발하면 많은 시스템에 연결할 수 있습니다."
추가 정보: Guangxu Lan et al, 인공 광합성을 위한 단층 금속-유기 구조의 생체 모방 활성 사이트, Nature Catalysis (2022). DOI: 10.1038/s41929-022-00865-5 저널 정보: Nature Catalysis 시카고 대학교 제공 추가 탐색 인공 광합성의 효율성 증가
https://phys.org/news/2022-11-chemists-artificial-photosynthesis-ten-efficient.html
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메모 2211120433 나의 사고실험 oms 스토리텔링
이산화탄소와 물에서 탄수화물을 생산하는 일반 광합성과 달리 인공 광합성은 에탄올, 메탄 또는 기타 연료를 생산할 수 있다. 인공 광합성을 샘플a.oms개념으로 확대하면 지적으로 설계된 완성된 인공 광합성의 광범위한 많은 시스템에 연결할 수 있다.
샘플a.oms개념의 인공 광합성으로 우리가 알지 못한 자연에 유용한 자원들을 화학적으로 생산하는 간단하거나 극도로 복잡한 과정들을 샘플b.qoms 준입자.원자.분자들은 큐비트 칩에 배열하여 자동 설비화 시킬 수 있다. 허허.
Sample a.oms (standard)
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sample c.oss(standard)
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xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
-One possible option that scientists are exploring is "artificial photosynthesis." In other words, we are reworking our plant systems to make our own kind of fuel. However, single-leaf chemistry equipment is incredibly complex and difficult to convert for our own purposes. A Nature Catalysis study conducted by six chemists at the University of Chicago reveals a revolutionary new system for artificial photosynthesis that is far more productive than previous artificial systems.
- Unlike normal photosynthesis, which produces carbohydrates from carbon dioxide and water, artificial photosynthesis can produce ethanol, methane or other fuels. While there is still a long way to go before it becomes a way to fuel cars every day, it offers scientists new directions to explore and may be useful in the short term for the production of other chemicals.
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memo 2211120433 my thought experiment oms storytelling
Unlike normal photosynthesis, which produces carbohydrates from carbon dioxide and water, artificial photosynthesis can produce ethanol, methane or other fuels. Extending artificial photosynthesis to the sample a.oms concept, it can be connected to a wide range of intelligently designed and complete artificial photosynthesis systems.
Sample b.qoms quasi-particles, atoms, and molecules can be arranged in a qubit chip to automatically implement simple or extremely complex processes that chemically produce resources useful to nature, which we are not aware of through artificial photosynthesis of the sample a.oms concept. can haha.
Sample a.oms (standard)
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.Mysterious Soil Virus Gene Seen for the First Time
처음 본 신비한 토양 바이러스 유전자
주제:암사슴유전학로렌스 버클리 국립 연구소태평양 북서부 국립 연구소SLAC 국립 가속기 연구소바이러스 SLAC 국립 가속기 연구소 작성 : 2022년 11월 11일 Dna 유전 바이러스 질병 개념 NOVEMBER 11, 2022
-이 연구는 보조 대사 유전자에 대한 새로운 시각을 제시했습니다. 단백질은 토양 분해와 토양 탄소 순환 모두에서 중요할 수 있습니다. 소수의 토양에는 수십억 개의 박테리아, 균류 및 바이러스가 있으며, 이들 모두는 생명 주기를 유지하는 데 기여합니다. 이러한 미생물이 서로 어떻게 상호 작용하는지 이해하면 과학자들은 토양 건강, 토양 탄소 및 영양 순환, 심지어 죽은 곤충이 어떻게 분해되는지 더 잘 이해할 수 있습니다. 토양 바이러스는 대사 역할을 하는 것으로 보이지만 정상적인 바이러스 복제에 필수적인 유전자는 아닙니다.
-이러한 유전자는 보조 대사 유전자(AMG)로 알려져 있으며 단백질을 생산하며 그 중 일부는 다양한 역할을 하는 효소입니다. 과학자들은 이전에 특정 AMG 단백질이 탄소 순환과 같은 중요한 토양 과정에서 역할을 하는지 추측했습니다. 토양 AMG에 대해 더 알아보기 위해 연구자들은 특정 AMG에 의해 발현되는 단백질의 원자 구조를 결정했습니다.
키토사나제 구조 도메인 키토사나제로 알려진 효소인 토양 바이러스 AMG 제품의 3차원 구조. 키토사나아제는 2개의 구조적 도메인(녹색의 도메인-1 및 분홍색의 도메인-2)으로 구성됩니다. 화학 반응이 일어나는 활성 부위는 4개의 노란색 및 빨간색 막대로 강조 표시됩니다. 크레딧: Clyde Smith/SLAC 국립 가속기 연구소
연구원들은 부서 지기 쉬운 결정화된 단백질 샘플을 조사하기 위해 에너지부(DOE) SLAC 국립 가속기 연구소 의 스탠포드 싱크로트론 방사선 광원(SSRL) 빔 라인 12-2에서 생성된 고휘도 X선을 사용했습니다 . X-선은 결정 샘플의 단백질을 공격하여 분자 구조와 구성을 둘러싼 일부 미스터리를 드러냈습니다. AMG는 많은 바이러스 유전자와 마찬가지로 바이러스 복제를 돕지 않습니다. 대신, 그들은 각각의 예측된 기능을 가진 다양한 단백질을 암호화합니다.
-발현된 AMG는 토양이 생물권에서 탄소를 처리하고 순환시키는 데 핵심적인 역할을 하는 추정되는 효소였습니다. SSRL 수석 연구원이자 공동 저자인 Clyde Smith는 “바이러스 단백질에서 모든 원자 의 위치를 보았고 이것이 어떻게 기능하는지 알아내는 데 도움이 되었습니다. "우리는 단백질이 관련된 박테리아 및 곰팡이 효소 계열의 알려진 원자 구조와 유사하지만 완전히 새로운 조각을 포함한다는 사실에 놀랐습니다." 상세한 원자 구조는 전례가 없으며 토양 생태학에서 중요한 역할을 할 수 있는 이 새로운 효소의 잠재적인 메커니즘을 처음으로 드러냈습니다.
Janet K. Jansson, DOE의 태평양 북서부 국립 연구소(PNNL) 수석 과학자 이자 공동 저자 , 말했다. Jansson은 "SLAC와의 협력을 통해 이전에 알려지지 않은 토양 바이러스가 수행하는 기능을 해독할 수 있었습니다."라고 말했습니다. SSRL, PNNL 및 DOE 로렌스 버클리 국립 연구소 의 JGI(Joint Genome Institute) 연구팀은 최근 네이처 커뮤니케이션즈( Nature Communications )에 결과를 발표했다 . 키틴 분해 연구원들은 연구에서 바이러스 AMG가 키틴에 분해 반응을 수행하는 효소를 인코딩한다고 생각합니다. 키틴은 셀룰로오스 다음으로 지구에서 두 번째로 풍부한 탄소 생체 고분자이며 곤충의 외골격과 대부분의 곰팡이 세포벽의 일부입니다.
-연구에서 바이러스 AMG는 키토사나제 단백질로 알려져 있으며, 서열 분석에서 글리코실 가수분해효소 GH75 계열의 구성원으로 확인되었습니다. 이 단백질은 토양을 위한 정원 괭이처럼 작용할 수 있습니다. 즉, 채소, 나무, 꽃 및 기타 모든 종류의 생명체를 위한 토양을 준비하는 데 도움이 되는 도구입니다. 키토사나제 단백질의 원자 구조를 캡처하려면 결정 샘플에서 가져온 5,000개 이상의 이미지가 필요했습니다. 이 이미지를 종합하면 단백질 구조의 일부가 글리코실 가수분해효소 GH45 계열의 알려진 탄수화물 대사 효소 그룹과 유사하다는 것이 밝혀졌습니다.
-그러나 키토사나제 단백질에는 GH45 또는 알려진 다른 단백질 구조에서 발견되지 않는 다른 분자 조각이 포함되어 있어 토양 순환에서 그 역할이 더 많은 연구에 열려 있다고 Smith가 말했습니다. “완전히 새롭고 참신한 효소의 일부가 있습니다. 그것이 구조 생물학자로서 저에게 흥미로운 것입니다. 우리가 전에 보지 못한 것을 보고 그 역할이 무엇인지 알아 내려고 노력하는 것입니다.”라고 Smith는 말했습니다.
Smith는 향후 연구를 통해 AMG가 바이러스 복제를 돕지 않기 때문에 애초에 존재하는 이유를 이해할 수 있을 것이라고 말했습니다. 또한 연구자들은 토양 바이러스가 운반하는 다른 AMG와 이들이 토양 생태계에서 기능적 역할을 하는지 여부에 대해 더 많이 알 수 있습니다. "이 발견에서 오는 큰 질문 중 하나는 '토양에서 키틴의 탄소가 필요한 것은 무엇입니까?'입니다."라고 Smith는 말했습니다.
"이와 같은 질문에 대한 답은 토양에 있는 수많은 미생물의 상호 작용, 영양소와 필수 분자의 이동, 토양의 전반적인 건강에 대한 더 깊은 이해로 이어질 것입니다."
참조: Ruonan Wu, Clyde A. Smith, Garry W. Buchko, Ian K. Blaby, David Paez-Espino, Nikos C. Kyrpides, Yasuo Yoshikuni의 "토양 바이러스 보조 대사 유전자 산물의 구조적 특성화 - 기능적 키토사나제", Jason E. McDermott, Kirsten S. Hofmockel, John R. Cort 및 Janet K. Jansson, 2022년 9월 19일, Nature Communications . DOI: 10.1038/s41467-022-32993-8 이 연구는 DOE의 생물 및 환경 연구실(BER), JGI 및 DOE의 환경 분자 과학 연구소(EMSL)의 지원을 받았습니다. 이 프로젝트는 BER이 지원하는 토양 미생물군집 SFA를 통해 PNNL의 연구원들이 시작했습니다. 그것은 또한 JGI 및 EMSL 지원을 위한 FICUS 보조금에 의해 지원되었습니다. SSRL의 구조 분자 생물학 프로그램은 DOE의 BER, 국립 보건원, 국립 일반 의학 연구소의 지원을 받습니다.
https://scitechdaily.com/mysterious-soil-virus-gene-seen-for-the-first-time/
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메모 2211120519 나의 사고실험 oms 스토리텔링
우주에는 행성들이 헤아릴 수 없이 많고 그곳에도 다양한 토양은 존재한다. 유기체를 생성되는 토양은
단백질은 토양 분해와 토양 탄소 순환 모두에서 중요하다. 소수의 토양에는 수십억 개의 박테리아, 균류 및 바이러스가 있으며, 이들 모두는 생명 주기를 유지하는 데 기여한다. 이러한 미생물이 서로 어떻게 상호 작용하는지 이해하면 과학자들은 토양 건강, 토양 탄소 및 영양 순환, 심지어 죽은 곤충이 어떻게 분해되는지 더 잘 이해할 수 있다.
토양 바이러스는 대사 역할을 하는 것으로 보이지만 정상적인 바이러스 복제에 필수적인 유전자는 아니다. 이러한 일련의 과정들이 샘플c.oss.base를 닮았다. 결국은 전체적인 magicsum의 생명력을 나타낸다.
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-This study has provided a new perspective on auxiliary metabolic genes. Proteins can be important in both soil degradation and the soil carbon cycle. There are billions of bacteria, fungi, and viruses in a handful of soils, all of which contribute to sustaining the life cycle. Understanding how these microbes interact with each other can help scientists better understand how soil health, soil carbon and nutrient cycling, and even dead insects degrade. Although soil viruses appear to have a metabolic role, they are not essential genes for normal viral replication.
-These genes are known as auxiliary metabolic genes (AMGs) and produce proteins, some of which are enzymes with multiple roles. Scientists have previously speculated whether certain AMG proteins play a role in important soil processes such as the carbon cycle. To learn more about soil AMG, the researchers determined the atomic structure of the protein expressed by a specific AMG.
-Expressed AMG was a putative enzyme that plays a key role in soil processing and cycling carbon in the biosphere. SSRL lead researcher and co-author Clyde Smith said, “We saw the position of every atom in a viral protein and it helped us figure out how it functions. "We were surprised to find that the protein contained completely new fragments, although similar in structure to the known atomic structures of the family of bacterial and fungal enzymes involved." The detailed atomic structure is unprecedented and reveals for the first time the potential mechanism of this novel enzyme that could play an important role in soil ecology.
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memo 2211120519 my thought experiment oms storytelling
There are countless planets in the universe and there are various soils there. Soil that produces organisms
Proteins are important in both soil degradation and the soil carbon cycle. There are billions of bacteria, fungi, and viruses in a handful of soils, all of which contribute to sustaining the life cycle. Understanding how these microbes interact with each other can help scientists better understand how soil health, soil carbon and nutrient cycling, and even dead insects degrade.
Soil viruses appear to play a metabolic role, but are not essential genes for normal viral replication. This series of processes resembles the sample c.oss.base. In the end, it represents the vitality of the overall magicsum.
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