甲烷营养菌能将甲烷轻松转换成甲醇 未来可催化生产燃料

作者：NorthwesternUniversity

甲烷营养细菌以其清除环境中的甲烷并将其转化为可用燃料的能力而闻名，它长期以来一直吸引着研究人员。但是，究竟这些细菌是如何自然地进行如此复杂的反应一直是个谜。

现在西北大学的一个跨学科小组发现，负责甲烷-甲醇转化的酶在一个只有一个铜离子的地方催化这个反应。

这一发现可能引导设计新的人造催化剂，这种催化剂可以将甲烷（一种高效的温室气体）转化为易于使用的甲醇，其机理也同样简单。

西北大学的AmyC.Rosenzweig是这项研究的资深作者之一，她说：“几十年来，催化作用的金属离子的特性和结构一直难以确定。我们的研究为理解细菌如何将甲烷转化为甲醇提供了一个重大的飞跃。”

“通过识别涉及的铜粒子的类型，我们为确定自然界如何执行其最具挑战性的反应奠定了基础，”联合高级作者BrianM.Hoffman说。

这项研究将于5月10日星期五发表在《科学》杂志上。Rosenzweig是西北大学生命科学系温伯格艺术与科学学院杰出教授。霍夫曼是温伯格的查尔斯E.和艾玛H.莫里森化学教授。

通过氧化甲烷并将其转化为甲醇，甲烷营养细菌（或“甲烷营养菌”）可以连续反应。他们不仅从环境中去除有害的温室气体，还为汽车、电力等生产一种易于使用、可持续的燃料。

目前催化甲烷与甲醇反应的工业过程需要巨大的压力和极端的温度，达到1300摄氏度以上。然而，甲烷营养菌可以在室温下“免费”进行反应。

Rosenzweig和Hoffman共同的研究生MatthewO.Ross说：“众所周知，在人造材料中，铜催化甲烷到甲醇的转化，而在环境条件下，甲烷到甲醇的催化是史无前例的。如果我们能够完全理解它们如何在这种温和的条件下进行转化，我们就可以优化我们自己的催化剂。”

这项研究“微粒甲烷单加氧酶仅含有单核铜粒子”，由美国国立卫生研究院（奖号GM118035、GM111097和5T32GM00838）和国家科学基金（第1534743号奖）支持。