美專家發(fā)現(xiàn)細菌生成甲烷的關鍵機制
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[時間:2015-05-21 來源：中國石油新聞中心 關注度:0]
摘要: 甲烷細菌是能夠產生可燃氣體甲烷的一種微生物。美國斯坦福大學的科學家日前發(fā)現(xiàn)了這種細菌在制造甲烷時吸取電子、代謝二氧化碳的關鍵機制。這一成果有望為建立微生物工廠，生產可再生生物燃料提供新途徑。
作為沼氣的主要成分，甲烷是供暖和發(fā)...
甲烷細菌是能夠產生可燃氣體甲烷的一種微生物。美國斯坦福大學的科學家日前發(fā)現(xiàn)了這種細菌在制造甲烷時吸取電子、代謝二氧化碳的關鍵機制。這一成果有望為建立“微生物工廠”，生產可再生生物燃料提供新途徑。
作為沼氣的主要成分，甲烷是供暖和發(fā)電的重要燃料。甲烷細菌通常生活在沉積物和污泥中，那里的有機物分解或細菌發(fā)酵會產生氫和其他分子。甲烷細菌能借助這些氫及其他物質分子吸取電子，進而用電子與周邊環(huán)境的二氧化碳發(fā)生代謝反應，維持自身生命。在這一代謝過程中會生成甲烷。
長期以來，科學界一直在研究上述電子是如何被甲烷細菌吸取的。斯坦福大學若熱·多伊茨曼和同事在新一期美國期刊《微生物學》上報告說，他們發(fā)現(xiàn)甲烷細菌所合成的氫化酶對其吸取電子、生成甲烷至關重要。
在實驗中，研究人員把甲烷細菌及其培養(yǎng)物放在燒瓶中，通過石墨電極向燒瓶中穩(wěn)定提供電子，并注入二氧化碳氣體。結果燒瓶內生成了甲烷氣體，證明甲烷細菌吸取了電子，并代謝二氧化碳。但研究人員同時還發(fā)現(xiàn)有氫氣產生。
研究人員在相同條件下重復實驗，所不同的是將甲烷細菌菌株作了基因改造，使其不能自行合成氫化酶。結果甲烷氣體的生成大為減少，證實氫化酶對甲烷細菌吸取電子發(fā)揮了重要作用。
此后開展的進一步研究證實，上述氫化酶會吸附在電極表面并發(fā)生反應，在產生氫氣的同時，直接從電極表面吸收電子，進而將電子輸送給甲烷細菌，供其代謝二氧化碳并生成甲烷。
研究人員表示，上述發(fā)現(xiàn)有助于科學家制造出高性能電極，供某些微生物合成可再生的生物燃料。此外，開發(fā)大型“生物反應堆”，讓甲烷細菌把空氣中的二氧化碳和由電極提供的電子轉化為甲烷，是一個碳排放為零的過程，在保護生態(tài)方面具有重要意義。
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