美專家發現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現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...
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現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境的二氧化碳發生代謝反應，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，他們發現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物放在燒瓶中，通過石墨電極向燒瓶中穩定提供電子，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現有氫氣產生。
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，上述發現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，在保護生態方面具有重要意義。
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