If a tree falls in the forest and t

If a tree falls in the forest and there are no enzymes to digest it, does it break down?

It's a question that has important ramifications for the renewable energy industry. Engineers are studying methods to transform non-food plant material into transportation fuel. Think alfalfa stalks or wood chips (which have energy contained in a molecule humans can't digest called cellulose), as opposed to the edible corn grains that are used in the production of ethanol for biofuels.

"Cellulose in the biosphere can last for years," said Gregg Beckham, a scientist at the National Bioenergy Center at the U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL). "It's really tough, and we want to know why at the molecular scale."

Despite the strength of plant cell walls made of this tough molecule cellulose, over eons, fungi and bacteria have evolved enzymes to convert abundant cellulosic plant matter into sugars to use as an energy source to sustain life.

Breaking down in the lab

Unfortunately, these particular enzymes don't work fast enough to break down cellulose at a pace (and price) that is competitive with fossil fuels yet. So, computational scientists at NREL set about trying to understand and create enhanced, designer enzymes to speed up biofuel production and lower the cost of biomass-derived fuel to serve the global population.

"It's a Goldilocks problem," Beckham said. "The enzymes have to be 'just right,' and we're trying to find out what just right is, why, and how to make mutations to the enzymes to make them most efficient."

Supercomputed proteins

In a series of linked projects, researchers used the National Science Foundation-supported Ranger supercomputer at the Texas Advanced Computing Center and Energy Laboratory's Red Mesa system to simulate the world of enzymes. The researchers explored enzymes from the prodigiously plant-digesting fungus Trichoderma reesei and the cellulose-eating bacteria Clostridium thermocellum. Both of these organisms are effective at converting biomass to energy, though they use different strategies.

"Nature cleverly designed machinery for single-cell organisms to locate cellulose, then secrete large enzyme complexes that hold the cells near biomass while the enzymes degrade it," Beckham said.

The bacteria forms scaffolds for its enzymes, which work together to break apart the plant. The fungal enzymes, on the other hand, are not tethered to a large complex, but act independently.

It isn't clear how the enzyme scaffolds form, so the researchers created a computational model of the active molecules and set them into motion in a virtual environment. Contrary to expectations, the larger, slower-moving enzymes lingered near the scaffold longer, allowing them to bind to the frame more frequently; the smaller ones moved faster and more freely through the solution, but bound less often.

The results of the study, led by NREL researchers Yannick Bomble and Mike Crowley, were reported in the Journal of Biological Chemistry in February 2011. The insights are being used in the creation of designer enzymes to make biomass conversion faster, more efficient and less expensive.

Unexplored enzyme function

The scientists also studied parts of the enzyme called the carbohydrate binding molecule--a sticky "foot" that helps the enzymes find and guide the cellulose into their active site and the linker region, which joins the foot to the main body of the enzyme. The carbohydrate binding molecule and linker region were long thought to play a minor role in enzyme function; yet without them, the enzyme can't convert cellulose to glucose effectively. The researchers wondered why that is.

Using the Ranger supercomputer, the researchers made several important discoveries. First, they found that the cellulose surface has energy wells that are set 1 nanometer apart, a perfect fit for the binding module. They also found that the linker region, previously believed to contain both stiff and flexible regions, behaves more like a highly flexible tether. Those insights would have been difficult to determine experimentally, but, now hypothesized and backed up with advanced computing simulations, they can be tested in the laboratory.

"It's a very messy problem for the experimentalists," said Crowley, a principal scientist at the Energy Laboratory and Beckham's colleague. "We're using rational design to understand how the enzyme works, and then to predict the best place to change something and test it."

The research addresses the enzymatic activity bottlenecks that prevent renewable energy from cellulose containing biomass from being competitive with fossil fuels. "If we can help industry understand and improve these processes for renewable fuel production, we'll be able to offset a significant fraction of fossil fuel use in the long term," Beckham said.

If a tree falls in the forest and there are no enzymes to digest it, does it break down?

It's a question that has important ramifications for the renewable energy industry. Engineers are studying methods to transform non-food plant material into transportation fuel. Think alfalfa stalks or wood chips (which have energy contained in a molecule humans can't digest called cellulose), as opposed to the edible corn grains that are used in the production of ethanol for biofuels.

"Cellulose in the biosphere can last for years," said Gregg Beckham, a scientist at the National Bioenergy Center at the U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL). "It's really tough, and we want to know why at the molecular scale."

Despite the strength of plant cell walls made of this tough molecule cellulose, over eons, fungi and bacteria have evolved enzymes to convert abundant cellulosic plant matter into sugars to use as an energy source to sustain life.

Breaking down in the lab

Unfortunately, these particular enzymes don't work fast enough to break down cellulose at a pace (and price) that is competitive with fossil fuels yet. So, computational scientists at NREL set about trying to understand and create enhanced, designer enzymes to speed up biofuel production and lower the cost of biomass-derived fuel to serve the global population.

"It's a Goldilocks problem," Beckham said. "The enzymes have to be 'just right,' and we're trying to find out what just right is, why, and how to make mutations to the enzymes to make them most efficient."

Supercomputed proteins

In a series of linked projects, researchers used the National Science Foundation-supported Ranger supercomputer at the Texas Advanced Computing Center and Energy Laboratory's Red Mesa system to simulate the world of enzymes. The researchers explored enzymes from the prodigiously plant-digesting fungus Trichoderma reesei and the cellulose-eating bacteria Clostridium thermocellum. Both of these organisms are effective at converting biomass to energy, though they use different strategies.

"Nature cleverly designed machinery for single-cell organisms to locate cellulose, then secrete large enzyme complexes that hold the cells near biomass while the enzymes degrade it," Beckham said.

The bacteria forms scaffolds for its enzymes, which work together to break apart the plant. The fungal enzymes, on the other hand, are not tethered to a large complex, but act independently.

It isn't clear how the enzyme scaffolds form, so the researchers created a computational model of the active molecules and set them into motion in a virtual environment. Contrary to expectations, the larger, slower-moving enzymes lingered near the scaffold longer, allowing them to bind to the frame more frequently; the smaller ones moved faster and more freely through the solution, but bound less often.

The results of the study, led by NREL researchers Yannick Bomble and Mike Crowley, were reported in the Journal of Biological Chemistry in February 2011. The insights are being used in the creation of designer enzymes to make biomass conversion faster, more efficient and less expensive.

Unexplored enzyme function

The scientists also studied parts of the enzyme called the carbohydrate binding molecule--a sticky "foot" that helps the enzymes find and guide the cellulose into their active site and the linker region, which joins the foot to the main body of the enzyme. The carbohydrate binding molecule and linker region were long thought to play a minor role in enzyme function; yet without them, the enzyme can't convert cellulose to glucose effectively. The researchers wondered why that is.

Using the Ranger supercomputer, the researchers made several important discoveries. First, they found that the cellulose surface has energy wells that are set 1 nanometer apart, a perfect fit for the binding module. They also found that the linker region, previously believed to contain both stiff and flexible regions, behaves more like a highly flexible tether. Those insights would have been difficult to determine experimentally, but, now hypothesized and backed up with advanced computing simulations, they can be tested in the laboratory.

"It's a very messy problem for the experimentalists," said Crowley, a principal scientist at the Energy Laboratory and Beckham's colleague. "We're using rational design to understand how the enzyme works, and then to predict the best place to change something and test it."

The research addresses the enzymatic activity bottlenecks that prevent renewable energy from cellulose containing biomass from being competitive with fossil fuels. "If we can help industry understand and improve these processes for renewable fuel production, we'll be able to offset a significant fraction of fossil fuel use in the long term," Beckham said.

0/5000

จาก: -

เป็น: -

ผลลัพธ์ (ไทย) 1: [สำเนา]

คัดลอก!

หากต้นไม้อยู่ในป่า และมีเอนไซม์ไม่ย่อยมัน ไม่ได้แบ่งหรือไม่คำถามที่มี ramifications สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานทดแทนได้ วิศวกรกำลังศึกษาวิธีการแปลงวัสดุไม่ใช่อาหารพืชเป็นเชื้อเพลิงในการขนส่ง คิดว่า alfalfa stalks หรือเศษไม้ (ซึ่งมีพลังงานอยู่ในมนุษย์ไม่สามารถย่อยโมเลกุลเรียกว่าเซลลูโลส), ตรงข้ามกับธัญพืชกินข้าวโพดที่ใช้ในการผลิตเอทานอลสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ"เซลลูโลสในชีวบริเวณสามารถสุดท้ายสำหรับปี กล่าวว่า เบคแฮมเกร็ก เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์พลังงานชีวภาพแห่งชาติที่สหรัฐอเมริกากรมของพลังงานของชาติทดแทนพลังงานปฏิบัติ (NREL) "ก็จริง ๆ ยาก และเราต้องการทราบเหตุผลที่ระดับโมเลกุล"แม้ มีความแข็งแรงของพืชผนังเซลล์ประกอบเซลลูโลสโมเลกุลยากนี้ มากกว่ามหา เชื้อรา และแบคทีเรียที่มีพัฒนาเอนไซม์แปลงเรื่องพืชอุดมสมบูรณ์ cellulosic เป็นน้ำตาลเพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานสิ่งมีชีวิตแบ่งในห้องปฏิบัติการอับ เอนไซม์เหล่านี้โดยเฉพาะไม่ได้เร็วพอทำลายเซลลูโลสที่ก้าว (และราคา) ที่จะแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลยัง ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์คำนวณที่ NREL ตั้งเกี่ยวกับการพยายามทำความเข้าใจ และสร้างพิเศษ ออกแบบเอนไซม์เร่งผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ และลดต้นทุนของเชื้อเพลิงมาชีวมวลเพื่อประชากรโลกเบคแฮมกล่าวว่า "มันเป็นปัญหา Goldilocks," "เอนไซม์จะต้อง 'เหมาะสม' และเรากำลังพยายามค้นหาพักอะไร ทำไม และวิธีทำให้กลายพันธุ์ไปเอนไซม์เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด"โปรตีน supercomputedในชุดของการเชื่อมโยงโครงการ นักวิจัยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เจ้าหน้าที่สนับสนุนมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติที่ศูนย์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงเท็กซัสและพลังงานปฏิบัติระบบแห้งสีแดงเพื่อจำลองโลกของเอนไซม์ นักวิจัยสำรวจเอนไซม์จาก prodigiously พืช digesting เชื้อรา Trichoderma reesei และกินเซลลูโลสแบคทีเรียเชื้อ Clostridium thermocellum ทั้งของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการแปลงชีวมวลไปเป็นพลังงาน แม้ว่าพวกเขาใช้กลยุทธ์ที่แตกต่างกันเบคแฮมกล่าวว่า "ธรรมชาติคำนึงการออกแบบเครื่องจักรสำหรับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเพื่อค้นหาเซลลูโลส แล้วหลั่งเอนไซม์ขนาดใหญ่คอมเพล็กซ์ที่เซลล์ใกล้ชีวมวลในขณะที่เอนไซม์ย่อยสลายได้แบคทีเรียใช้ scaffolds สำหรับของเอนไซม์ การทำงานร่วมกันเพื่อทลายโรงงาน เอนไซม์เชื้อรา ในทางกลับกัน มีไม่ทุกการคอมเพล็กซ์ขนาดใหญ่ ได้ดำเนินการอย่างอิสระไม่ชัดเจนว่าเอนไซม์นี้ scaffolds ฟอร์ม เพื่อให้นักวิจัยสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณของโมเลกุลใช้งานอยู่ และตั้งค่าในการเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมเสมือน ขัดกับความคาดหวัง เอนไซม์ ย้ายช้าใหญ่อวลอยู่ใกล้นั่งร้านยาว ทำให้ผูกกับเฟรมบ่อย คนเล็กย้ายได้เร็วขึ้น และมากขึ้นได้อย่างอิสระผ่านการแก้ปัญหา แต่ผูกมักน้อยมีรายงานผลของการศึกษา นำ โดยนักวิจัย NREL Yannick Bomble และ Mike Crowley ในสมุดรายวันของชีวภาพวิชาเคมีใน 2011 กุมภาพันธ์ มีการใช้ข้อมูลเชิงลึกในการสร้างเอนไซม์ออกจะทำให้ชีวมวลแปลงเร็ว มีประสิทธิภาพมากขึ้น และแพงเอนไซม์ unexplored ฟังก์ชันนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาส่วนประกอบของเอนไซม์ที่เรียกว่าโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตรวม - ความเหนียว "เท้า" ที่ช่วยให้เอนไซม์ที่ค้นหา และแนะนำเซลลูโลสในไซต์ของตนเองใช้งานอยู่และตัวเชื่อมโยงเขตภูมิภาค ซึ่งรวมเท้าบอดี้ของเอนไซม์นี้ คาร์โบไฮเดรตรวมโมเลกุลและตัวเชื่อมโยงเขตภูมิภาคได้นานคิดว่า บทบาทรองในฟังก์ชั่นเอนไซม์ ยัง ไม่ มีพวกเขา เอนไซม์ไม่แปลงเซลลูโลสกลูโคสอย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัยสงสัยว่า ทำไมนั่นคือใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เจ้าหน้าที่ นักวิจัยได้ค้นพบที่สำคัญหลาย ครั้งแรก พวกเขาพบว่า ผิวเซลลูโลสมีบ่อพลังงานที่ตั้งเฉพาะ nanometer 1 แยก เอมสำหรับโมผูก พวกเขายังพบว่า ตัวเชื่อมโยงเขตภูมิภาค ก่อนหน้านี้ เชื่อว่าประกอบด้วยทั้งแข็ง และยืดหยุ่นภาค ผสมมากออกมีความยืดหยุ่นสูง จะได้รับข้อมูลเชิงลึกที่ยากต่อการกำหนด experimentally ได้ ตอนนี้ตั้งสมมติฐานว่า และสำรองข้อมูล ด้วยระบบคอมพิวเตอร์จำลองขั้นสูง พวกเขาสามารถทดสอบในห้องปฏิบัติการ"มันเป็นปัญหาที่ยุ่งมากสำหรับ experimentalists กล่าวว่า Crowley เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่ร่วมปฏิบัติการพลังงานและของเบคแฮม "เรากำลังใช้เชือดออกแบบเข้าใจว่าเอนไซม์นี้ทำงาน และการทำนายการเปลี่ยนแปลงบางสิ่งบางอย่าง และทดสอบ"การวิจัยอยู่กิจกรรมเอนไซม์ในระบบคอขวดที่ทำให้พลังงานทดแทนจากชีวมวลจากการแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ประกอบด้วยเซลลูโลส เบคแฮมกล่าวว่า "ถ้าเราสามารถช่วยให้อุตสาหกรรมเข้าใจ และปรับปรุงขั้นตอนเหล่านี้สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงทดแทน เราจะสามารถชดเชยส่วนสำคัญของการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในระยะยาว

การแปล กรุณารอสักครู่..

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:[สำเนา]

คัดลอก!

ถ้าต้นไม้ตกในป่าและมีเอนไซม์ในการย่อยมันไม่มีไม่ได้ทำลายลง? เป็นคำถามที่มีเครือข่ายที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานทดแทน วิศวกรกำลังศึกษาวิธีการที่จะเปลี่ยนวัสดุจากพืชที่ไม่ใช่อาหารเป็นเชื้อเพลิงขนส่ง ก้านหญ้าชนิตคิดหรือเศษไม้ (ซึ่งมีการใช้พลังงานที่มีอยู่ในมนุษย์โมเลกุลไม่สามารถย่อยที่เรียกว่าเซลลูโลส) เมื่อเทียบกับธัญพืชข้าวโพดกินที่ใช้ในการผลิตเอทานอลสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ. "เซลลูโลสในชีวมณฑลสามารถสุดท้ายสำหรับปี "เบ็คแฮมกล่าวว่าเกร็กเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์พลังงานชีวภาพแห่งชาติสหรัฐอเมริกากรมพลังงานทดแทนแห่งชาติของพลังงานทางห้องปฏิบัติการ (NREL) "มันยากจริงๆและเราต้องการที่จะทราบว่าทำไมในระดับโมเลกุล." แม้จะมีความแข็งแรงของผนังเซลล์พืชที่ทำจากเซลลูโลสโมเลกุลที่ยากลำบากนี้กว่ามหายุคเชื้อราและแบคทีเรียที่มีการพัฒนาเอนไซม์การแปลงพืชเซลลูโลสที่อุดมสมบูรณ์เป็นน้ำตาลที่จะใช้ เป็นแหล่งพลังงานในการดำรงชีวิต. ทำลายลงในห้องปฏิบัติการแต่น่าเสียดายที่เอนไซม์เหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่ทำงานเร็วพอที่จะทำลายลงเซลลูโลสที่ก้าว (และราคา) ที่มีการแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลยัง ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์การคำนวณที่ NREL กำหนดเกี่ยวกับการพยายามที่จะเข้าใจและสร้างเพิ่มเอนไซม์ออกแบบเพื่อเพิ่มความเร็วในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและลดค่าใช้จ่ายของเชื้อเพลิงชีวมวลที่ได้จากการให้บริการประชากรทั่วโลก. "มันเป็นปัญหา Goldilocks" เบ็คแฮมกล่าวว่า "เอนไซม์จะต้องมี 'เพียงขวาและเรากำลังพยายามที่จะหาสิ่งที่เพียงขวามีเหตุผลและวิธีการที่จะทำให้เกิดการกลายพันธุ์กับเอนไซม์จะทำให้พวกเขามีประสิทธิภาพมากที่สุด." โปรตีน Supercomputed ในชุดของโครงการเชื่อมโยง, นักวิจัยได้ใช้เรนเจอร์มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติได้รับการสนับสนุนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เท็กซัสขั้นสูงศูนย์คอมพิวเตอร์และพลังงานระบบปฏิบัติการแดงเมซ่าเพื่อจำลองโลกของเอนไซม์ นักวิจัยสำรวจเอนไซม์จากเชื้อราพืชย่อยมโหฬารเชื้อรา Trichoderma reesei และแบคทีเรียเซลลูโลสกิน Clostridium thermocellum ทั้งสองมีชีวิตเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานชีวมวลพลังงานแม้ว่าพวกเขาจะใช้กลยุทธ์ที่แตกต่างกัน. "ธรรมชาติออกแบบมาอย่างชาญฉลาดเครื่องจักรมีชีวิตเซลล์เดียวที่จะหาเซลลูโลสแล้วหลั่งเอนไซม์คอมเพล็กซ์ขนาดใหญ่ที่ถือเซลล์ใกล้ชีวมวลในขณะที่เอนไซม์ที่ย่อยสลายมัน" เบ็คแฮมกล่าวว่า. แบคทีเรียรูปแบบโครงสำหรับเอนไซม์ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อสลายพืช เอนไซม์เชื้อราบนมืออื่น ๆ ที่ไม่ได้ผูกติดอยู่กับความซับซ้อนขนาดใหญ่ แต่ทำหน้าที่เป็นอิสระ. ไม่เป็นที่ชัดเจนว่าเอนไซม์รูปแบบโครงเพื่อให้นักวิจัยสร้างแบบจำลองการคำนวณของโมเลกุลที่ใช้งานอยู่และพวกเขาตั้งในการเคลื่อนไหวใน สภาพแวดล้อมเสมือนจริง ตรงกันข้ามกับความคาดหวังที่มีขนาดใหญ่, เอนไซม์เคลื่อนไหวช้าอ้อยอิ่งใกล้นั่งร้านอีกต่อไปช่วยให้พวกเขาที่จะผูกกับกรอบบ่อย; คนเล็กย้ายได้เร็วขึ้นและมากขึ้นอย่างอิสระผ่านการแก้ปัญหา แต่ผูกพันมักจะน้อย. ผลการศึกษานำโดยนักวิจัย NREL Yannick Bomble และไมค์ลี่ย์ได้รับรายงานในวารสารทางชีวภาพเคมีในเดือนกุมภาพันธ์ 2011 ข้อมูลเชิงลึกที่มีการใช้ . ในการสร้างเอนไซม์ที่ออกแบบเพื่อให้การแปลงชีวมวลได้เร็วขึ้นมีประสิทธิภาพมากขึ้นและราคาไม่แพงยังมิได้สำรวจการทำงานของเอนไซม์ที่นักวิทยาศาสตร์ยังศึกษาชิ้นส่วนของเอนไซม์ที่เรียกว่าคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลผูกพัน - เหนียว "เท้า" ที่จะช่วยให้เอนไซม์ที่พบและให้คำแนะนำเซลลูโลส ในเว็บไซต์ที่ใช้งานของพวกเขาและภูมิภาคลิงเกอร์ซึ่งเชื่อมเท้าไปยังตัวหลักของเอนไซม์ คาร์โบไฮเดรตผูกพันโมเลกุลและภูมิภาคลิงเกอร์กำลังคิดนานที่จะมีบทบาทน้อยในการทำงานของเอนไซม์ โดยที่พวกเขายังเป็นเอนไซม์ไม่สามารถแปลงเซลลูโลสเป็นน้ำตาลกลูโคสอย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัยสงสัยว่าทำไมที่. ใช้ซูเปอร์เรนเจอร์นักวิจัยได้ค้นพบที่สำคัญหลายประการ ครั้งแรกพวกเขาพบว่าพื้นผิวเซลลูโลสมีบ่อพลังงานที่มีการตั้งค่า 1 นอกเหนือนาโนเมตรพอดีสำหรับโมดูลผูกพัน นอกจากนี้ยังพบว่าภูมิภาคลิงเกอร์เชื่อว่าก่อนหน้านี้มีทั้งภูมิภาคแข็งและมีความยืดหยุ่นมากขึ้นเช่นพฤติกรรมโยงมีความยืดหยุ่นสูง ข้อมูลเชิงลึกผู้ที่จะได้รับยากที่จะกำหนดทดลอง แต่การตั้งสมมติฐานในขณะนี้และได้รับการสนับสนุนด้วยการจำลองการใช้คอมพิวเตอร์ขั้นสูงที่พวกเขาสามารถได้รับการทดสอบในห้องปฏิบัติการ. "มันเป็นปัญหาที่ยุ่งมากสำหรับ experimentalists" ลี่ย์นักวิทยาศาสตร์เงินต้นพลังงานกล่าวว่า ห้องปฏิบัติการและเพื่อนร่วมงานของเบ็คแฮม "เรากำลังใช้การออกแบบที่มีเหตุผลที่จะเข้าใจวิธีการทำงานของเอนไซม์ทำงานและจากนั้นในการทำนายที่ดีที่สุดในการเปลี่ยนแปลงบางสิ่งบางอย่างและทดสอบ." การวิจัยที่อยู่ในคอขวดเอนไซม์ที่ป้องกันไม่ให้พลังงานทดแทนจากชีวมวลที่มีเซลลูโลสจากการแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิล . "ถ้าเราสามารถช่วยให้อุตสาหกรรมเข้าใจและปรับปรุงกระบวนการเหล่านี้สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงทดแทนที่เราจะสามารถที่จะชดเชยส่วนที่สำคัญในการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในระยะยาว" เบ็คแฮมกล่าวว่า

การแปล กรุณารอสักครู่..

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:[สำเนา]

คัดลอก!

ถ้าต้นไม้ล้มในป่า และมีเอนไซม์ในการย่อย มันพังลง

มันเป็นคำถามว่ามี ramifications สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานทดแทน วิศวกรกำลังศึกษาวิธีการที่จะเปลี่ยนวัสดุจากพืชอาหารไม่ใช่เป็นเชื้อเพลิงในการขนส่ง คิดว่าหญ้าดอกหรือเศษไม้ ( ซึ่งจะมีพลังงานที่มีอยู่ในโมเลกุลของมนุษย์ไม่สามารถย่อยเรียกว่าเซลลูโลส )เป็นนอกคอกที่บริโภคข้าวโพดธัญพืชที่ใช้ในการผลิตเอทานอลสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ .

" เซลลูโลสในชีวมณฑลสามารถสุดท้ายสำหรับปี " เกร็ก เบ็คแฮม นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์พลังงานแห่งชาติสหรัฐอเมริกากรมพลังงานแห่งชาติห้องปฏิบัติการทดแทนพลังงาน ( nrel ) มันยากจริงๆ และเราต้องการทราบเหตุผลที่ "

ขนาดโมเลกุลแม้จะมีความแข็งแรงของผนังเซลล์พืชที่ทำจากเซลลูโลสโมเลกุลนี้เหนียวกว่ามหายุค เชื้อรา และแบคทีเรียมีการพัฒนาเอนไซม์ที่แปลงเรื่องเซลลูโลสพืชมากมายลงในน้ำตาลเพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงาน เพื่อรักษาชีวิต

แบ่งลงในแล็บ

ขออภัยเอนไซม์เหล่านี้โดยเฉพาะไม่ทำงานได้อย่างรวดเร็วพอที่จะทำลายเซลลูโลสในจังหวะ ( และราคาที่สามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลเลย ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์เชิงคำนวณที่ nrel กำหนดเกี่ยวกับการพยายามที่จะเข้าใจและสร้าง ปรับปรุง ออกแบบ เอนไซม์ เพื่อเร่งการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ และลดต้นทุนของเชื้อเพลิงชีวมวลให้ประชากรทั่วโลก

" มัน Goldilocks ปัญหา " เบ็คแฮม กล่าว" ที่ใช้ต้องเป็น ' ถูกต้อง ' และเรากำลังพยายามที่จะหาสิ่งที่ถูกต้อง คือ ทำไม อย่างไร เพื่อให้ความรู้กับเอนไซม์เพื่อให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด "

supercomputed โปรตีนในชุดโครงการการเชื่อมโยงนักวิจัยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่สนับสนุนมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติเรนเจอร์เท็กซัสศูนย์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงและระบบพลังงานปฏิบัติการเมซาแดงเพื่อจำลองโลกของเอนไซม์ นักวิจัยได้ศึกษาเอนไซม์จากเชื้อรา Trichoderma reesei ย่อยทั้งพืชและแบคทีเรียกินเซลลูโลส Clostridium thermocellum .ทั้งของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานชีวมวล แต่พวกเขาใช้กลยุทธ์ที่แตกต่างกัน

" ธรรมชาติที่ออกแบบมาอย่างชาญฉลาดเครื่องจักรสำหรับสัตว์เซลล์เดียวเพื่อค้นหาเซลลูโลส แล้วหลั่งเอนไซม์คอมเพล็กซ์ขนาดใหญ่ที่ถือเซลล์ใกล้ชีวมวลในขณะที่เอนไซม์ทำให้มัน , " เบ็คแฮมกล่าวว่า

แบคทีเรียรูปแบบโครงของเอนไซม์ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อแยกพืช เอนไซม์จากเชื้อราบนมืออื่น ๆที่ไม่ใช่ล่าม ต้องการที่ซับซ้อนมาก แต่ทำเอง

มันไม่ได้ชัดเจนว่าเอนไซม์นั่งร้านฟอร์ม เพื่อให้นักวิจัยสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของโมเลกุลที่ใช้งานและตั้งค่าในการเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่เสมือนจริง ขัดกับความคาดหวัง , ขนาดใหญ่ช้าย้ายเอนไซม์อ้อยอิ่งใกล้นั่งร้านยาวช่วยให้พวกเขาผูกกับกรอบบ่อย ; คนเล็กย้ายได้เร็วขึ้นและมากขึ้นอย่างอิสระผ่านสารละลาย แต่ผูกไว้บ่อย ๆ

ผลการศึกษานำโดยนักวิจัย nrel ยันนิก bomble และไมค์ คราวลี่ย์ ได้รายงานในวารสารเคมีชีวภาพในเดือนกุมภาพันธ์ 2011ข้อมูลเชิงลึกที่ถูกใช้ในการสร้างเอนไซม์ที่ทำให้การแปลงชีวมวลออกแบบได้เร็วขึ้นมีประสิทธิภาพมากขึ้นและราคาไม่แพง

unexplored เอนไซม์หน้าที่

นักวิทยาศาสตร์ศึกษาส่วนของเอนไซม์ที่เรียกว่าคาร์โบไฮเดรตโมเลกุล . . . เหนียวผูก " เท้า " ที่ช่วยค้นหาและแนะนำเอนไซม์เซลลูโลสเป็น ใช้งานเว็บไซต์ และ สนามกอล์ฟภาคตะวันออกซึ่งรวมเท้ากับร่างกายหลักของเอนไซม์ คาร์โบไฮเดรตโมเลกุลและผูกลิงเกอร์เขตได้นาน คิดว่าจะเล่นบทรองในเอนไซม์หน้าที่ แต่ไม่มีพวกเขา , เอนไซม์ไม่สามารถแปลงเซลลูโลสกลูโคสได้อย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัยสงสัยว่า ทำไมถึงเป็นแบบนั้น

ใช้เรนเจอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ นักวิจัยได้ค้นพบที่สำคัญหลายประการ ครั้งแรกพวกเขาพบว่าพื้นผิวเซลลูโลสได้พลังงานบ่อที่ 1 ชุดนาโนมิเตอร์แยก พอดีสำหรับโมดูลที่มีผลผูกพัน นอกจากนี้ยังพบว่า ลิงเกอร์ ภูมิภาค ก่อนหน้านี้เชื่อว่าประกอบด้วยพื้นที่ทั้งแข็งและยืดหยุ่น ทำตัวเหมือนเป็นโซ่ตรวนที่ยืดหยุ่นสูง ข้อมูลเหล่านั้นจะได้รับยากที่จะตรวจสอบ ทดลอง แต่ตอนนี้ตั้งสมมติฐานและสำรองข้อมูล ด้วยการจำลองคอมพิวเตอร์ขั้นสูงที่พวกเขาสามารถทดสอบในห้องปฏิบัติการ

" มันเป็นปัญหาที่ยุ่งเหยิงมากสำหรับ experimentalists " บอกว่า คราวลีย์ นักวิทยาศาสตร์หลักที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ และ เบ็คแฮม ร่วมงาน " เราใช้แบบที่มีเหตุผลเข้าใจวิธีการเอนไซม์ทำงานแล้วว่าสถานที่ที่ดีที่สุดที่จะเปลี่ยนแปลงบางสิ่งบางอย่างและทดสอบ "

การวิจัยเน้นเอนไซม์คอขวดที่ป้องกันไม่ให้พลังงานจากชีวมวลจากเซลลูโลสที่มีการแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิล . ถ้าเราสามารถช่วยให้ธุรกิจเข้าใจและปรับปรุงกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงทดแทน เราก็สามารถชดเชยส่วนที่สำคัญของการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในระยะยาว " เบ็คแฮม กล่าว

การแปล กรุณารอสักครู่..

ภาษาอื่น ๆ

การสนับสนุนเครื่องมือแปลภาษา: กรีก, กันนาดา, กาลิเชียน, คลิงออน, คอร์สิกา, คาซัค, คาตาลัน, คินยารวันดา, คีร์กิซ, คุชราต, จอร์เจีย, จีน, จีนดั้งเดิม, ชวา, ชิเชวา, ซามัว, ซีบัวโน, ซุนดา, ซูลู, ญี่ปุ่น, ดัตช์, ตรวจหาภาษา, ตุรกี, ทมิฬ, ทาจิก, ทาทาร์, นอร์เวย์, บอสเนีย, บัลแกเรีย, บาสก์, ปัญจาป, ฝรั่งเศส, พาชตู, ฟริเชียน, ฟินแลนด์, ฟิลิปปินส์, ภาษาอินโดนีเซี, มองโกเลีย, มัลทีส, มาซีโดเนีย, มาราฐี, มาลากาซี, มาลายาลัม, มาเลย์, ม้ง, ยิดดิช, ยูเครน, รัสเซีย, ละติน, ลักเซมเบิร์ก, ลัตเวีย, ลาว, ลิทัวเนีย, สวาฮิลี, สวีเดน, สิงหล, สินธี, สเปน, สโลวัก, สโลวีเนีย, อังกฤษ, อัมฮาริก, อาร์เซอร์ไบจัน, อาร์เมเนีย, อาหรับ, อิกโบ, อิตาลี, อุยกูร์, อุสเบกิสถาน, อูรดู, ฮังการี, ฮัวซา, ฮาวาย, ฮินดี, ฮีบรู, เกลิกสกอต, เกาหลี, เขมร, เคิร์ด, เช็ก, เซอร์เบียน, เซโซโท, เดนมาร์ก, เตลูกู, เติร์กเมน, เนปาล, เบงกอล, เบลารุส, เปอร์เซีย, เมารี, เมียนมา (พม่า), เยอรมัน, เวลส์, เวียดนาม, เอสเปอแรนโต, เอสโทเนีย, เฮติครีโอล, แอฟริกา, แอลเบเนีย, โคซา, โครเอเชีย, โชนา, โซมาลี, โปรตุเกส, โปแลนด์, โยรูบา, โรมาเนีย, โอเดีย (โอริยา), ไทย, ไอซ์แลนด์, ไอร์แลนด์, การแปลภาษา.