作者：NorthwesternUniversity

甲烷營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌以其清除環(huán)境中的甲烷并將其轉(zhuǎn)化為可用燃料的能力而聞名，它長(zhǎng)期以來一直吸引著研究人員。但是，究竟這些細(xì)菌是如何自然地進(jìn)行如此復(fù)雜的反應(yīng)一直是個(gè)謎。

現(xiàn)在西北大學(xué)的一個(gè)跨學(xué)科小組發(fā)現(xiàn)，負(fù)責(zé)甲烷-甲醇轉(zhuǎn)化的酶在一個(gè)只有一個(gè)銅離子的地方催化這個(gè)反應(yīng)。

這一發(fā)現(xiàn)可能引導(dǎo)設(shè)計(jì)新的人造催化劑，這種催化劑可以將甲烷（一種高效的溫室氣體）轉(zhuǎn)化為易于使用的甲醇，其機(jī)理也同樣簡(jiǎn)單。

西北大學(xué)的AmyC.Rosenzweig是這項(xiàng)研究的資深作者之一，她說：“幾十年來，催化作用的金屬離子的特性和結(jié)構(gòu)一直難以確定。我們的研究為理解細(xì)菌如何將甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇提供了一個(gè)重大的飛躍?！?/p>

“通過識(shí)別涉及的銅粒子的類型，我們?yōu)榇_定自然界如何執(zhí)行其最具挑戰(zhàn)性的反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)，”聯(lián)合高級(jí)作者BrianM.Hoffman說。

這項(xiàng)研究將于5月10日星期五發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。Rosenzweig是西北大學(xué)生命科學(xué)系溫伯格藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院杰出教授?；舴蚵菧夭竦牟闋査笶.和艾瑪H.莫里森化學(xué)教授。

通過氧化甲烷并將其轉(zhuǎn)化為甲醇，甲烷營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（或“甲烷營(yíng)養(yǎng)菌”）可以連續(xù)反應(yīng)。他們不僅從環(huán)境中去除有害的溫室氣體，還為汽車、電力等生產(chǎn)一種易于使用、可持續(xù)的燃料。

目前催化甲烷與甲醇反應(yīng)的工業(yè)過程需要巨大的壓力和極端的溫度，達(dá)到1300攝氏度以上。然而，甲烷營(yíng)養(yǎng)菌可以在室溫下“免費(fèi)”進(jìn)行反應(yīng)。

Rosenzweig和Hoffman共同的研究生MatthewO.Ross說：“眾所周知，在人造材料中，銅催化甲烷到甲醇的轉(zhuǎn)化，而在環(huán)境條件下，甲烷到甲醇的催化是史無前例的。如果我們能夠完全理解它們?nèi)绾卧谶@種溫和的條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，我們就可以優(yōu)化我們自己的催化劑?！?/p>

這項(xiàng)研究“微粒甲烷單加氧酶僅含有單核銅粒子”，由美國國立衛(wèi)生研究院（獎(jiǎng)號(hào)GM118035、GM111097和5T32GM00838）和國家科學(xué)基金（第1534743號(hào)獎(jiǎng)）支持。