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它是如此金屬：科學(xué)家證實(shí)鎳在一個(gè)古老的化學(xué)反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用

時(shí)間：2025-11-22 16:12:22 來源：網(wǎng)絡(luò)整理編輯：探索

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ACS的活性位點(diǎn)，新形成的乙酰基與催化活性鎳結(jié)合，顯示為綠色。來源:uux.cn/Macon Abernathy/SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室神秘的地球uux.cn）據(jù)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室Kimber 上海同城上門外圍上門外圍女（電話微信180-4582-8235）提供高端外圍上門真實(shí)靠譜快速安排不收定金見人滿意付30分鐘內(nèi)到達(dá)

它是此金如此金屬：科學(xué)家證實(shí)鎳在一個(gè)古老的化學(xué)反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用

ACS的活性位點(diǎn)，新形成的屬科乙酰基與催化活性鎳結(jié)合，顯示為綠色。學(xué)家學(xué)反上海同城上門外圍上門外圍女（電話微信180-4582-8235）提供高端外圍上門真實(shí)靠譜快速安排不收定金見人滿意付30分鐘內(nèi)到達(dá)來源:uux.cn/Macon Abernathy/SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室
（神秘的證實(shí)作用地球uux.cn）據(jù)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室（Kimberly Hickok）：二氧化碳(CO2)是導(dǎo)致氣候變化的最豐富的溫室氣體，但早在人類開始以前所未有的古老關(guān)鍵水平將其釋放到大氣中之前，它就已經(jīng)存在于地球上了。應(yīng)中因此，此金地球上一些最早的屬科生物進(jìn)化來駕馭和利用這種對(duì)人類和地球有害的氣體。
其中一個(gè)過程稱為Wood-Ljungdahl途徑，學(xué)家學(xué)反僅在缺氧時(shí)發(fā)生，證實(shí)作用被認(rèn)為是古老關(guān)鍵上海同城上門外圍上門外圍女（電話微信180-4582-8235）提供高端外圍上門真實(shí)靠譜快速安排不收定金見人滿意付30分鐘內(nèi)到達(dá)自然界中最有效的固碳途徑。但是應(yīng)中這一途徑究竟是如何從一個(gè)步驟發(fā)展到下一個(gè)步驟的仍然不清楚。
現(xiàn)在，此金能源部SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室、屬科密歇根大學(xué)、學(xué)家學(xué)反西北大學(xué)和卡耐基梅隆大學(xué)的斯坦福同步輻射光源(SSRL)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了Wood-Ljungdahl途徑以前未知的內(nèi)部工作方式。
他們的發(fā)現(xiàn)上個(gè)月發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上，不僅揭示了地球上最古老的化學(xué)反應(yīng)之一，還可能導(dǎo)致改善碳捕獲技術(shù)，以緩解氣候變化。
“在這項(xiàng)研究之前，我們知道為了讓W(xué)ood-Ljungdahl途徑產(chǎn)生供生物體使用的碳，它從二氧化碳開始，”SSRL的研究助理兼該研究的合著者M(jìn)acon Abernathy說。“然后，它將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳和甲基，并通過某種化學(xué)魔法將它們合并為一種可供生物體利用的碳形式。”
多年來，科學(xué)家們假設(shè)該途徑通過一系列鎳基有機(jī)金屬中間體發(fā)揮作用，這些中間體形成金屬-碳鍵。具體來說，研究人員專注于兩種鎳-鐵-硫蛋白的復(fù)合物，稱為CO脫氫酶和乙酰輔酶a合酶(CODH/ACS)，它們是催化二氧化碳轉(zhuǎn)化為能量和結(jié)構(gòu)碳以構(gòu)建細(xì)胞壁和蛋白質(zhì)的主要酶。
但證實(shí)這一假設(shè)被證明是棘手的，因?yàn)槊笍?fù)合物需要在缺氧的大氣中純化，就像40億年前地球早期這些蛋白質(zhì)和這條途徑出現(xiàn)時(shí)一樣。此外，中間化合物通常不穩(wěn)定，反應(yīng)會(huì)很快變得不活躍。此外，CODH中其他鎳和鐵原子的存在干擾了本研究的目標(biāo)ACS的研究。
為了規(guī)避這些挑戰(zhàn)，研究人員開發(fā)了一種更活躍的、僅含ACS的蛋白質(zhì)版本——沒有CODH——并在SSRL使用X射線來了解它的金屬以及它們?nèi)绾卧诿竷?nèi)工作。該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了X射線光譜學(xué)，這是一種科學(xué)家研究光的干涉的技術(shù)，光被復(fù)合物(這里是ACS)中的金屬吸收，釋放，然后反彈回來，以識(shí)別反應(yīng)發(fā)生時(shí)變化的化學(xué)鍵。
簡(jiǎn)而言之，科學(xué)家們證實(shí)了他們長(zhǎng)期以來的假設(shè)。
“我們發(fā)現(xiàn)，有一種非常復(fù)雜的有機(jī)金屬化學(xué)正在發(fā)生，酶中的一個(gè)鎳位點(diǎn)正在做所有有趣的事情，”SSRL大學(xué)的高級(jí)科學(xué)家、該研究的通訊作者Ritimukta Sarangi說。
密歇根大學(xué)教授、該研究的通訊作者史蒂夫·拉格斯代爾(Steve Ragsdale)說，研究小組了解到，盡管這種酶有一個(gè)由兩個(gè)鎳組成的簇，分別與鐵和硫的四個(gè)原子相連，但反應(yīng)總是發(fā)生在簇內(nèi)的一個(gè)特定鎳上。“碳，如一氧化碳、甲基和乙酰基，都與最接近鐵和硫的鎳結(jié)合，很明顯，它們不與任何其他金屬結(jié)合。”
Ragsdale說，研究人員還注意到，含鎳蛋白質(zhì)在每個(gè)中間狀態(tài)都會(huì)經(jīng)歷結(jié)構(gòu)上的重大變化。“這并不是我們最初假設(shè)的一部分。我們只是在考慮鎳基的基礎(chǔ)化學(xué)。但我們看到了蛋白質(zhì)中發(fā)生的所有其他變化，這有點(diǎn)令人驚訝。”
Abernathy說，雖然研究人員對(duì)反應(yīng)如何進(jìn)行有很強(qiáng)的想法，但看到它在行動(dòng)中仍然令人印象深刻。
“這是大自然如此精確的微調(diào)，以達(dá)到這種優(yōu)雅的催化系統(tǒng)，”薩蘭吉說。“我很喜歡這一點(diǎn)，以及我們使用X射線光譜學(xué)的能力，這是一種非常強(qiáng)大的工具，可以用來了解自然界正在發(fā)生的事情。SSRL的結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)資源擁有世界領(lǐng)先的生物X射線光譜學(xué)項(xiàng)目，能夠研究如此復(fù)雜的生物過程。”
除了欣賞Wood-Ljungdahl路徑本身的自然之美，Ragsdale還表示，他希望通過研究更好地了解這些自然過程，或許還能加強(qiáng)這些過程，從而找到緩解氣候變化和開發(fā)碳捕獲技術(shù)以制造化學(xué)原料和燃料的方法。“我認(rèn)為，我們必須首先了解這一過程背后的基本生物化學(xué)，”他說，“然后我們才能在增強(qiáng)這些存在于自然界中的途徑方面取得進(jìn)展。”

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