焦亞硫酸鈉在自然條件下提高微藻光合制氫的功能機(jī)理研究.pdf

1、氫氣的單位質(zhì)量中含有最多的卡路里，并且它燃燒后無二次排放污染。眾所周知，自然條件下的微藻光合產(chǎn)氫是一種最理想的制氫模式。然而，由于氫化酶對氧氣極其敏感，因此長期制約著這種制氫模式的發(fā)展。為了去除這一限制因子，人們嘗試了各種謀略來完善這一制氫模式，例如基因工程、營養(yǎng)缺陷和改進(jìn)培養(yǎng)方式，但是收效均甚微。這些方法都是在密閉的條件下實(shí)現(xiàn)，限制了微藻光合產(chǎn)氫的應(yīng)用。
　　本論文試圖尋找一種有效的方法來去除氧氣限制因子，從而促進(jìn)微藻細(xì)胞在無密

2、封自然條件下的光合制氫，并揭示其制氫的功能機(jī)理。
　　本論文研究的方法是利用光合產(chǎn)氫模式物種萊茵衣藻，根據(jù)低價態(tài)硫氧化合物降低含氧量的特點(diǎn)，處理后在自然條件下大幅提高光合制氫量。通過檢測電子傳遞抑制劑DCMU處理后的產(chǎn)氫量變化來闡述產(chǎn)氫的機(jī)理過程。
　　本論文取得研究結(jié)果簡述如下:
　　1.在自然條件下，焦亞硫酸鈉(3mM)處理能夠提高萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardti）制氫約100倍。

3、　　2.焦亞硫酸鈉處理能夠在高光條件下迅速降低細(xì)胞內(nèi)氧氣，但光合電子傳遞抑制劑DCMU和超氧化物歧化酶(SOD)能夠抑制這一氧氣的降低。由于高光條件能夠誘導(dǎo)超氧陰離子，但DCMU能夠阻斷超氧陰離子的生成和SOD能夠消除超氧陰離子。因此，在高光條件下，焦亞硫酸鈉處理能夠與光系統(tǒng)Ⅰ受體側(cè)的超氧陰離子發(fā)生反應(yīng)，降低細(xì)胞內(nèi)氧氣含量，進(jìn)而激活氫化酶活性，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、高效地光合制氫。
　　3.除萊茵衣藻外，焦亞硫酸鈉處理提高光合制氫也同樣適用于

4、小球藻(Chlorella pyrenoidosa)，魚腥藻(Anabaena sp.strain PCC7120)，集胞藻(Synechocystis sp.strain PCC6803)。因此，在自然條件下焦亞硫酸鈉處理能夠提高微藻的光合制氫。
　　綜上所述，我們的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在自然條件下，焦亞硫酸鈉能夠通過與超氧陰離子發(fā)生反應(yīng)，降低細(xì)胞內(nèi)氧氣含量，從而激活氫酶，提高微藻光合制氫。因此，通過焦亞硫酸鈉消除抑制產(chǎn)氫的氧氣，我們實(shí)現(xiàn)了