酶可改造为实用型储能物质
加拿大康科迪亚大学物理系副教授拉斯洛·卡尔曼带领的研究团队在细菌中发现了一种捕捉太阳能的关键酶,在光的诱导下,其内部会出现电荷分离,形成一端带负电、另一端带正电的状态,正如电池一样。通过添加不同的分子改变酶的形状,研究人员延长了其电势的存在时间,使酶能够将电荷分离状态保持更久。
在自然结构里,这种酶完全可以嵌入细胞外层即所谓的脂质膜中。酶的结构允许其能快速重组电荷并从电荷分离状态中恢复过来。然而,在实验中,用不同的脂质分子构成的膜的形状和内置的酶之间不匹配,由此酶和膜会改变形状以更好地相匹配,这样就使得酶重组电荷更加困难,从而使电势持续的时间更长。
卡尔曼表示,作为最早的能量转换系统之一,光合作用已存在数十亿年,我们所有的食物、能源(汽油或煤)都是一些古老的光合活性的产物。现在的研究是要转向这些古老的自然生态系统,因为其过程是碳中立的,并可利用丰富的资源,如阳光、二氧化碳和水。研究人员正在利用自然界中的“电池”,激发可持续的、人造的能源转换系统。
未来,这些技术可应用于医疗和生物相容性电池,用酶和其他生物分子制成的电池可作为病人手术后的体内监测设备。生物相容性电池不像传统电池含有有毒金属,可以留在人体内不造成危害。(华凌)
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