论文部分内容阅读
氢气的单位质量中含有最多的卡路里,并且它燃烧后无二次排放污染。众所周知,自然条件下的微藻光合产氢是一种最理想的制氢模式。然而,由于氢化酶对氧气极其敏感,因此一直制约着这种制氢模式的发展。为了去除这一限制因子,人们尝试了各种谋略来完善这一制氢模式,例如基因工程、营养缺陷和改进培养方式,但是收效均甚微。另外,由于这些方法都操作在密闭的条件下实现,因此也限制了微藻光合制氢的工业生产。本论文试图寻找一种有效的方法来去除氧气这一制约氢化酶活性的因子,从而促进微藻细胞在自然条件下的光合制氢,并揭示其相关的功能机理。主要研究结果简述如下:1)在自然条件下,焦亚硫酸钠(3m M)处理能够提高莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardti)制氢效率约100倍。2)焦亚硫酸钠处理能够在高光条件下迅速降低细胞内氧气水平,但光合电子传递抑制剂DCMU和超氧化物歧化酶(SOD)则能够阻制这一降低。由于高光条件能够诱导大量超氧阴离子的生产,但DCMU能够阻断超氧阴离子的生成和SOD能够消除超氧阴离子。因此,在高光条件下,焦亚硫酸钠处理能够与光系统I受体侧的超氧阴离子发生反应,降低细胞内氧气含量,进而激活氢化酶活性,实现持续、高效地光合制氢。3)除莱茵衣藻外,焦亚硫酸钠处理提高光合制氢也同样适用于小球藻(Chlorella pyrenoidosa),鱼腥藻(Anabaena sp.strain PCC 7120),集胞藻(Synechocystis sp.strain PCC 6803)。因此,在自然条件下焦亚硫酸钠处理能够广泛提高微藻的光合制氢。综上所述,我们的研究结果发现:在自然条件下,焦亚硫酸钠能够通过与超氧阴离子发生反应,降低细胞内氧气含量,从而激活氢化酶,提高微藻光合制氢。因此,通过焦亚硫酸钠消除抑制产氢的氧气,我们实现了微藻细胞在自然条件下的光合制氢,这是光合制氢历史上的一个重大突破。