Angew：质子交换膜集成类囊体膜实现电驱动体外合成ATP
学术
2024-12-18 20:19
上海
自然界能够通过太阳能（光合磷酸化反应，photophosphorylation）和化学能（反应物级磷酸化phosphorylation和氧化磷酸化oxidative phosphorylation）产生ATP能量流。绿色电力（Green electricity）作为一种重要的可持续能源载体，对于实现碳中和的社会而言至关重要。有鉴于此，中国科学院天津工业生物技术研究所张玲玲研究员等建立一种新的电极驱动磷酸化方法，并且对其进行验证。要点1. 分离富含ATP酶的菠菜的类囊体膜（TMs, thylakoid membrane），将TMs（pTMs）修饰到质子交换膜（PEM）上，在传统的PEM膜上赋予ATP再生的生物学功能。要点2. 优化TMs的浓度和孵化时间，并且将PEM集成为一个两隔间电化学电池，在电催化分解水过程产生的质子梯度电位触发，pTMs的ATP酶成功合成了ATP。当施加3 V的恒定电压时，ATP的合成速率达到3.16 μM min-1 μgChl-1，这个数值大约是ΔpH驱动ATP合成速率的两倍。这种设计为体外生物转化（ivBT）系统产生绿色能源提供巨大的前景。Lijing Chang, Huijuan Cui, Weisong Liu, Yi-Heng P. Job Zhang, Lingling Zhang, Electrodriven ATP Synthesis via Integration of a Reconstructed Thylakoid Membrane, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202421120https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202421120
