生物氫氣ppt課件-文庫吧資料
2025-05-07 13:35本頁面
【正文】 可光裂解水產(chǎn)生氫氣，它們的產(chǎn)氫機制也基本相似，需要強調(diào)的是，微藻在光照和厭氧條件下的產(chǎn)氫由氫酶催化，但藍細菌的產(chǎn)氫主要由固氮酶催化。 藍細菌和綠藻的光解水產(chǎn)氫機理 H+ H+ 低 高 CH2O ATP合成酶 H+ ATP NAD(P)H+ATP+CO2 PSⅠ e Fd Fp NAD(P)H PC e H+ H+ Cytb6f H+ 太陽光 太陽光 氫酶 e H+ H2 PSⅡ H2O H++O2 e H+ Q QH2 圖 微藻光解水產(chǎn)氫過程電子傳遞示意圖 綠色植物由于沒有氫酶或固氮酶，所以不能產(chǎn)生氫氣，這是藻類和綠色植物光合作用過程的重要區(qū)別所在。 生物制氫的產(chǎn)氫機理 藍細菌和綠藻的產(chǎn)氫具有兩個獨立但協(xié)調(diào)起作用的光合作用中心，即接收太陽能分解水產(chǎn)生 H+、電子和 O2的光合系統(tǒng) Ⅱ （ PSⅡ ）以及產(chǎn)生還原劑用來固定 CO2的光合系統(tǒng) Ⅰ （ PSⅠ ）。 氫酶是 FeS蛋白，在它們的活性中心一般有兩個金屬原子。 氫酶 氫酶是另一種參與產(chǎn)氫代謝的關(guān)鍵性酶，它催化氫氣與質(zhì)子相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)： H2 2H++2e。 ? 另外，固氮酶的合成和活性還受體內(nèi)體外氮源的豐富程度影響，當(dāng)?shù)闯渥銜r，固氮酶也是受抑制的，甚至基本不會表達，只有在氮饑餓時固氮酶才會高效表達。 質(zhì)子還原的反應(yīng)就是光合產(chǎn)氫的生物學(xué)依據(jù) 。 固氮酶 ? 固氮酶還原分子氮為氨，也可以還原氮氣以外的叁鍵化合物，包括氰化物、乙炔及氮氧化物和質(zhì)子。固氮酶催化的還原反應(yīng)至少需要 4個條件：鉬鐵蛋白、鐵蛋白、 ATP電子供體和厭氧條件。 不同微生物類群或者利用氫酶產(chǎn)氫、或者利用固氮酶產(chǎn)氫：同是光裂解水產(chǎn)氫， 微藻依靠氫酶產(chǎn)氫 ， 藍細菌主要依靠固氮酶產(chǎn)氫 ， 黑暗厭氧發(fā)酵微生物依賴氫酶產(chǎn)氫 ， 而光發(fā)酵細菌依賴固氮酶產(chǎn)氫 。 ? 研究發(fā)現(xiàn)能進行光發(fā)酵產(chǎn)氫的許多微生物在黑暗厭氧條件下也能進行發(fā)酵產(chǎn)氫。 ? 目前，科學(xué)家們更注重采用誘變、分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)手段相結(jié)合的辦法來選育產(chǎn)氫速率快、底物轉(zhuǎn)化效率高、光能利用效率高、利用底物或者有機廢棄物范圍廣、對銨離子的耐受能力高的優(yōu)良產(chǎn)氫菌株。 ? 目前常用來產(chǎn)氫的光合細菌種類主要有：深紅紅螺菌，沼澤紅假單胞菌，類球紅細菌，莢膜紅細菌等。 光發(fā)酵產(chǎn)氫的微生物 在光照條件下，紫色硫細菌（莢硫菌屬和著色菌屬）利用無機物 H2S，紫色非硫細菌（紅螺菌屬和紅細菌屬）利用有機物（各種有機物）作為質(zhì)子和電子供體產(chǎn)氫，由于這類反應(yīng)在厭氧條件下進行，類似于發(fā)酵過程，所以這種產(chǎn)氫方式常被稱為光發(fā)酵產(chǎn)氫。 ? 通過基因工程改造產(chǎn)氫微生物的代謝途徑將有助于提高它們的產(chǎn)氫能力。 ? 不同種類的微生物對同一有機底物的產(chǎn)氫能力不同，通常嚴格厭氧菌高于兼性厭氧菌。它包括梭菌科中的梭菌屬，丁酸芽孢桿菌屬，腸桿菌科的埃希氏菌屬、腸桿菌屬和克雷伯氏菌屬，瘤胃球菌屬，脫硫弧菌屬，檸檬酸桿菌屬，醋微菌屬，以及芽孢桿菌屬和乳桿菌屬的某些種。 ? 研究者們希望通過傳統(tǒng)育種或基因工程的方法，來提高綠藻或藍細菌的光裂解水產(chǎn)氫效率。在厭氧條件下，所產(chǎn)生的電子會被傳遞給鐵氧還蛋白，然后分別由固氮酶或氫酶將電子傳遞給質(zhì)子進一步形成氫氣。 綠藻研究的種類也非常少 ，最常見的是萊茵衣藻，其最高速度低于 2mL/(L ? 目前研究比較深入的放氫藍細菌主要有魚腥藻屬， 念珠藻屬的幾種異型胞藍細菌如絲狀異型胞藍細菌、多變魚腥藍細菌和念珠藻，個別膠州灣聚球菌屬和集胞藻屬的藍細菌種類，它們的產(chǎn)氫速率為 —(mgchla ? 能夠產(chǎn)生氫氣的藍細菌有固氮菌魚腥藻、海洋藍細菌顫藻、絲狀藍藻等和非固氮菌如聚球藻、黏桿藍細菌等。 光解水產(chǎn)氫的微生物 ? 近年，隨著對綠藻光水解制氫技術(shù)研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)了許多能夠用于 生物制氫的綠藻 ，主要包括淡水微藻和海水微藻。 ? 雖然，許多固氮菌也具有產(chǎn)氫能力，但是
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