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微生物实现在空气中产氢

2019/10/15 15:34:092026

据rsc.org网站报道，近期，研究工作者发现一系列海洋固氮菌，这些细菌是最有效的产氢细菌，这将加速氢成为燃料的愿景的实现。该美国研究小组表示这种在自然中生长的蓝细菌 Cyanothece 51142能在有氧条件下将太阳能转化成氢气，其产氢速率是一般光和细菌的几倍。通常这种细菌都是在厌氧条件下产氢的，因为产氢所需要的一种叫做固氮酶或产氢酶的酶会被氧气抑制。但是通过对Cyanothece 51142这种细菌的生长固氮过程进行研究，小组人员发现在其新陈代谢中会产生固氮酶，这增加了对其能在有氧条件下产生氢气的能力的怀疑。 Cyanothece 51142能够在有氧条件下产生氢是因为其生物钟控制着它的新陈代谢过程，白天进行光合作用固碳以糖原的形式储存，晚上以糖原为能量进行固氮过程，固氮酶将氮气传化成NH3，氢气为副产物。尽管氧气存在，高呼吸速率为细胞创造了无氧环境，以使固氮酶发挥作用。

研究小组在各种条件下进行试验，对产氢条件进行优化，发现在更多糖原，工业废弃柴油等碳原存在的条件下，蓝细菌可以产生更多的氢。在补充糖原的同时，在氩气氛下大量培养蓝细菌，小组测得其最高产率为每小时每毫克蓝细菌产0.467mmol氢气，与其他光和作用产氢细菌的速率相比有巨大的提升。固氮酶系统产氢通常已经被很多科学家排除了其作为持续的光和产氢方法的可能，很大一部分原因是:这个过程需要很大一部分的外界以ATP的形式向细胞供能。该研究小组的成果告诉我们要重新考虑这个过程，尽管在这个系统在实际应用之前还有很多工作要做，但是这是一个很好的从大自然中学习的例子，并且可以应用到生物科技中。