세포-비함유 합성 효소적 경로를 이용한 당의 전기로의 완전 산화 document_id 1020157028353

[청구항 10] 헥소스 당 및 효소를 포함하는 용액으로서, 상기 용액은 헥소스 당 및 폴리포스페이트, atp 또는 유리 포스페이트로부터 글루코스 6-포스페이트 (g6p)를 생성하고, 상기 g6p를 nad + 또는 이의 산화된 생체모사체를 수중에서 반응시켜 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 수득할 수 있고: 서 (i) 폴리포스페이트를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 폴리포스페이트-글루코스 포스포트랜스퍼라제의 존재하에서 폴리포스페이트와 헥소스 당 사이에서 수행되고 (ii) atp를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 헥소키나제의 존재하에서 atp와 헥소스 당 사이에서 수행되고, 여기서 atp는 폴리포스페이트 키나제의 존재하에서 adp와 폴리포스페이트를 반응시켜 재생되고; 또는 (iii) 유리 포스페이트를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 글루칸 포스포릴라제 및 포스포글루코뮤타제의 존재하에서 유리 포스페이트와 헥소스 당 사이에서 수행되는 것인, 용액 임의로 효소-개질된 양극 효소 개질된 또는 표준 백금 참조 음극 (cathode); 및 전해질을 포함하는 당 배터리 (sugar battery)이며, 여기서 상기 임의로 효소-개질된 양극이 상기 용액과 접촉하고, 상기 효소 개질된 또는 표준 백금 참조 음극과 임의로 효소-개질된 양극 둘 모두가 전해질과 접촉하며, 상기 전해질이 금속 이온, nad + 또는 nadh 또는 이의 생체모사체, 및 티아민 피로포스페이트를 함유하는 ph-조절 완충액을 포함하는 것인, 당 배터리 [청구항 11] 제10항에 있어서,전지가 양극에서 전자를 생성하기 위해 양극의 표면 위에서 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체의 산화를 허용하도록작동가능하게구성되는 것인,당 배터리. [청구항 12] 6탄당 (6-carbon sugar) 단량체, 또는 올리고헥소스 또는 폴리헥소스로부터의 하나 이상의 6탄당을 폴리포스페이트, atp 또는 유리 포스페이트와 반응시켜 글루코스 6-포스페이트 (g6p)를 생성하고, nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 수득하기 위해 nad - 또는 이의 산화된 생체모사체와 수중에서 반응시키기 위한 용액으로서, 여기서 (i) 폴리포스페이트를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 폴리포스페이트-글루코스 포스포트랜스퍼라제의 존재하에서 폴리포스페이트와 헥소스 당 사이에서 수행되고 (ii) atp를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 헥소키나제의 존재하에서 atp와 헥소스 당 사이에서 수행되고, 여기서 atp는 폴리포스페이트 키나제의 존재하에서 adp와 폴리포스페이트를 반응시켜 재생되고; 또는 (iii) 유리 포스페이트를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 글루칸 포스포릴라제 및 포스포글루코뮤타제의 존재하에서 유리 포스페이트와 헥소스 당 사이에서 수행되는 것인, 용액; 및 전자를 생성하기 위해 양극에서 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 산화시키고 음극에 양성자를 전달하도록 작동가능하게 구성된 연료 전지를 포함하는, 발전용 시스템 [청구항 13] 제12항에 있어서,음극에서 양성자 및 산소를 물로 전환하기 위한 촉매를 상기 음극 상에 추가포함하는,시스템. [청구항 15] 5탄당 및 효소를 포함하는 용액으로서, 상기 용액은 5탄당 및 폴리포스페이트 또는 atp로부터 자일룰로스 5-포스페이트를 생성하고, 비-산화적 펜토스 포스페이트 경로를 통해 자일룰로스 5-포스페이트로부터 글루코스 6-포스페이트 (g6p)를 생성하며, 상기 g6p를 nad + 또는 이의 산화된 생체모사체와 수중에서 반응시켜 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 수득할 수 있고, 여기서 a 폴리포스페이트를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 폴리포스페이트-자일로스 키나제의 존재하에서 폴리포스페이트와 5탄당 사이에서 수행되고; 또는 b atp를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 자일룰로키나제의 존재하에서 atp와 5탄당 사이에서 수행되고, 상기 atp는 폴리포스페이트 키나제의 존재하에서 adp와 폴리포스페이트를 반응시켜 생성된 것인, 용액 임의로 효소-개질된 양극 효소 개질된 또는 표준 백금 참조 음극; 및 전해질을 포함하는 당 배터리로서, 여기서 상기 임의로 효소-개질된 양극이 상기 용액과 접촉하고, 상기 효소 개질된 또는 표준 백금 참조 음극과 임의로 효소-개질된 양극 둘 모두가 전해질과 접촉하며, 상기 전해질이 금속 이온, nad + 또는 nadh 또는 이의 생체모사체, 및 티아민 피로포스페이트를 함유하는 ph-조절 완충액을 포함하는 것인, 당 배터리 [청구항 16] 5탄당 및 폴리포스페이트 또는 atp로부터 자일룰로스 5-포스페이트를 생성하고, 비-산화적 펜토스 포스페이트 경로를 통해 자일룰로스 5-포스페이트로부터 글루코스 6-포스페이트 (g6p)를 생성하며, 상기 g6p를 nad + 또는 이의 산화된 생체모사체와 수중에서 반응시켜 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 수득하기 위한 용액으로서, 여기서 (i) 폴리포스페이트를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 폴리포스페이트-자일룰로키나제의 존재하에서 폴리포스페이트와 5탄당 사이에서 수행되고; 또는 (ii) atp를 사용하는 경우, 상기 화학적 반응이 자일룰로키나제의 존재하에서 atp와 5탄당 사이에서 수행되고, 여기서 atp는 폴리포스페이트 키나제의 존재하에서 adp와 폴리포스페이트를 반응시킴으로써 생성된 것인, 용액 전자를 생성하기 위해 양극에서 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 산화시키고 음극에 양성자를 전달하도록 작동가능하게 구성된 연료 전지, 및 양성자 및 산소를 물로 전환하기 위한 음극 촉매를 포함하는, 발전용 시스템 [청구항 17] 제10항 또는 제15항에 있어서,조절 완충액이 hepes완충액인 것인,당 배터리. [청구항 18] 제10항 또는 제15항에 있어서,금속 이온이 mg2+ 및 mn2+로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의이온인 것인,당 배터리. [청구항 25] 당, 효소, 및 전해질을 포함하는 용액 양극; 및 음극을 포함하는 당 배터리로서, 여기서 상기 양극 및 음극이 상기 용액과 접촉하고 상기 전해질이 금속 이온, nad + 또는 nadh 또는 이의 생체모사체, 및 티아민 피로포스페이트를 함유하는 ph-조절 완충액을 포함하고, 상기 효소가 글루코스 6-포스페이트 디히드로게나제, 6-포스포글루코네이트 디히드로게나제, 리보스 5-포스페이트 이소머라제, 리불로스 5-포스페이트 3-에피머라제, 트랜스케톨라제, 트랜스알돌라제, 트리오스 포스페이트 이소머라제, 알돌라제, 프럭토스 1,6-비스포스파타제, 포스포글루코스 이소머라제, 및 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 산화시킬 수 있는 효소를 포함하는 것인, 당 배터리 [청구항 26] 제25항에 있어서,당이 헥소스 또는 펜토스당인 것인,당 배터리. [청구항 27] 제25항에 있어서,또는 이의 환원된 생체모사체를 산화시킬 수 있는 효소가 다이아포라제인 것인,당 배터리. [청구항 28] 제25항에 있어서,비타민k3, 벤질 비올로겐, 또는 이의 생체모방체 중 하나 이상을 추가포함하는,당 배터리. [청구항 29] 제28항에 있어서,비타민k3, 벤질 비올로겐, 또는 이의 생체모방체 중 하나 이상이 양극 표면 위고정되는 것인,당 배터리. [청구항 31] 당, 효소, 및 전해질을 포함하는 용액 양극 및 음극을 포함하는 연료 전지; 및 발전기를 포함하는, 발전용 시스템으로서, 여기서 상기 용액 및 발전기가 상기 연료 전지와 접촉하고 상기 전해질이 금속 이온, nad + 또는 nadh 또는 이의 생체모사체, 및 티아민 피로포스페이트를 함유하는 ph-조절 완충액을 포함하고 상기 효소가 글루코스 6-포스페이트 디히드로게나제, 6-포스포글루코네이트 디히드로게나제, 리보스 5-포스페이트 이소머라제, 리불로스 5-포스페이트 3-에피머라제, 트랜스케톨라제, 트랜스알돌라제, 트리오스 포스페이트 이소머라제, 알돌라제, 프럭토스 1,6-비스포스파타제, 포스포글루코스 이소머라제, 및 nadh 또는 이의 환원된 생체모사체를 산화시킬 수 있는 효소를 포함하는 것인, 발전용 시스템 [청구항 32] 제31항에 있어서,당이 헥소스 또는 펜토스 당, 또는 이의혼합물인 것인,시스템. [청구항 33] 제31항에 있어서,또는 이의 환원된 생체모사체를 산화시킬 수 있는 효소가 다이아포라제인 것인,시스템. [청구항 34] 제31항에 있어서,비타민k3, 벤질 비올로겐, 또는 이의 생체모방체 중 하나 이상을 추가포함하는,시스템. [청구항 35] 제34항에 있어서,비타민k3, 벤질 비올로겐, 또는 이의 생체모방체 중 하나 이상이 양극 표면 위고정되는 것인,시스템. [청구항 36] 제34항에 있어서,비타민k3, 벤질 비올로겐, 또는 이의 생체모방체 중 하나 이상이 양극 구획 내유리되는 것인,시스템.