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Eletroquímica de via primitiva de fixação de carbono em simulação de interface de fonte hidrotermal para a teoria da emergência da vida

Processo: 20/13310-1
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
Vigência (Início): 31 de março de 2022
Vigência (Término): 30 de março de 2023
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
Beneficiário:Thiago Altair Ferreira
Supervisor no Exterior: Reuben Hudson
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Local de pesquisa: College of the Atlantic (COA), Estados Unidos  
Vinculado à bolsa:18/12491-2 - Aspectos termodinâmicos e eletrocatalíticos em modelos de transferência de energia livre para a emergência da vida na terra primitiva, BP.DR
Assunto(s):Bioenergética   Fixação do carbono   Eletroquímica   Eletrocatálise   Origem da vida

Resumo

Na investigação da origem dos sistemas vivos, as fontes hidrotermais alcalinas (AHVs) são propostas como um dos cenários mais promissores para a incubação da vida na Terra prébiótica. A chamada teoria AHV propôs um mecanismo de transferência de energia, baseado na teoria quimiosmótica, como processo necessário para as primeiras etapas da emergência da vida. Portanto, estima-se que os ambientes submarinos das AHVs na Terra primitiva tenham um arranjo específico semelhante às características bioquímicas das vias metabólicas modernas. Destaca-se o exemplo da via Wood-Ljungdahl (WL), considerada uma das vias de energia mais antigas e universais já descobertas. No geral, é proposto que em uma interface entre um AHV e o oceano primitivos, gradientes eletroquímicos naturais ocorrem e são mediados por barreiras inorgânicas condutoras de elétrons contendo minerais de ferro-enxofre (Fe-S), os mesmos que estão presentes em sítios ativos de metaloenzimas na via WL. Investigações experimentais recentes executaram a etapa limitante de WL, a redução de CO2 para formato por H2, nas condições AHV. Por fim, descrevemos aqui um projeto que busca investigar os detalhes da proposta de mecanismo indireto dessa redução na interface mencionada. Assim, propõe-se estudar se há fluxo de elétrons no mineral ferro-enxofre que acoplam tanto a reação redox, a redução oceânica de CO2 quanto a oxidação de H2 produzida pelo AHV. Além disso, pretende-se explorar a importância do potencial eletroquímico apoiando o potencial natural causado pelo pH e gradiente redox estimado nas primeiras AHVs. Nesse contexto, espera-se relacionar esses parâmetros também a produtos orgânicos que são estimados, utilizando, como catalisador, diferentes minerais Fe-S que já são conhecidos nas teorias da origem da vida. (AU)

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