系统介绍绿藻在厌氧条件下利用氢化酶产氢的3种不同途径,包括依赖光系统Ⅱ的直接产氢、不依赖光系统Ⅱ的间接产氢和暗发酵产氢,同时分析3种产氢途径各自的优缺点.受技术和制造成本限制,绿藻产氢仍处于初步开发阶段,实现大规模工业生产仍需很长一段时间.针对提高绿藻产氢效率、实现工业化的目标,综述该领域最新研究结果,概括从氢化酶改造、降低体系中氧气含量、减弱环式电子传递、降低卡尔文循环、缩小捕光天线、底物预处理和光生物反应器设计等7个方向优化产氢反应的方式,并展望绿藻产氢的未来发展趋势.

微生物胞内产生的电子转移到其他电子受体而获得能量的过程称为微生物胞外电子传递,其中,另一微生物作为电子受体时发生的电子传递称为微生物种间电子传递.根据微生物种间电子传递机制,可分间接种间电子传递和种间直接电子传递.由于种间直接电子传递不需要其他物质介导,因此较间接种间电子传递效率更高、能量利用更高.本文系统阐述了微生物进行胞外电子传递的机理及应用,重点分析了种间直接电子传递机理,并概述种间直接电子传递应用领域,为寻找更多电连接的微生物群落以及应用微生物提供参考.

甲烷是重要的温室气体,同时也是广泛的可再生能源.深刻认识甲烷代谢过程中的微观机理可为人类实现甲烷的减排及其作为能源的合理利用打下坚实的理论基础.古菌介导的直接电子传递(DET)作为甲烷代谢的重要途径,已成为近年来环境微生物领域的研究热点.本文对互营氧化产甲烷、电能无机自养产甲烷以及厌氧甲烷氧化3个过程中参与DET的微生物进行综述,并着重阐述它们各自的发生机理.DET既存在于甲烷合成代谢,又涉及厌氧甲烷氧化.前者根据电子来源的不同,可分为微生物种间DET产甲烷和电能无机自养产甲烷两种类型.后者则是甲烷氧化古菌将甲烷氧化产生的电子传递至胞外电子受体.在甲烷合成代谢过程中,产甲烷古菌主要通过互营细菌外膜细胞色素蛋白、菌毛或导电性固体3种方式进行电子的直接吸收.相反,甲烷氧化古菌可通过外膜细胞色素蛋白将电子传递至胞外固体或微生物.今后对于古菌介导的DET研究将集中在甲烷代谢电子传递链的各个组成部分及其与细菌之间的相互作用,以便将DET机制用于实际问题的解决.

光合作用是地球上绝大多数生物赖以生存的生命活动.结合于蛋白质分子上的叶绿素辅基在受到光照时会射出电子,将结合于同一蛋白上的醌分子还原成为氢醌.氢醌分子中的高能电子再流过一条位于生物膜上的“电子传递链”,其间释放的能量则被用于将氢离子从生物膜的一侧转移至另一侧,形成跨膜氢离子梯度.氢离子从膜的一侧流回另一侧时,就可驱动位于膜上的酶合成高能化合物三磷酸腺苷(ATP),为各种生命活动提供能量.叶绿素辅基射出的电子还可变为还原力强的氢原子,为细胞合成有机物所用.光合作用的过程虽然非常复杂,但其中的基本机制和成分早就在细菌中发展出来了.叶绿素可能是从合成血红素的化学反应链演变而来;进行光反应的蛋白,很可能是从原来电子传递链中直接与醌分子作用的细胞色素b变化而来;而光系统Ⅰ又从光系统Ⅱ演化而来.光合作用出现的时间非常早,发生在原核生物中的细菌与古菌分化之后的细菌中,又发生在细菌大规模分化之前,其间细菌之间的横向基因转移起了重要作用.本文从分子角度介绍光合作用中光反应的机制及其形成的过程.

光合作用是地球上绝大多数生物赖以生存的生命活动.结合于蛋白质分子上的叶绿素辅基在受到光照时会射出电子,将结合于同一蛋白上的醌分子还原成为氢醌.氢醌分子中的高能电子再流过一条位于生物膜上的“电子传递链”,其间释放的能量则被用于将氢离子从生物膜的一侧转移至另一侧,形成跨膜氢离子梯度.氢离子从膜的一侧流回另一侧时,就可驱动位于膜上的酶合成高能化合物三磷酸腺苷(ATP),为各种生命活动提供能量.叶绿素辅基射出的电子还可变为还原力强的氢原子,为细胞合成有机物所用.光合作用的过程虽然非常复杂,但其中的基本机制和成分早就在细菌中发展出来了.叶绿素可能是从合成血红素的化学反应链演变而来;进行光反应的蛋白,很可能是从原来电子传递链中直接与醌分子作用的细胞色素b变化而来;而光系统Ⅰ又从光系统Ⅱ演化而来.光合作用出现的时间非常早,发生在原核生物中的细菌与古菌分化之后的细菌中,又发生在细菌大规模分化之前,其间细菌之间的横向基因转移起了重要作用.本文从分子角度介绍光合作用中光反应的机制及其形成的过程.

光合作用是地球上绝大多数生物赖以生存的生命活动.结合于蛋白质分子上的叶绿素辅基在受到光照时会射出电子,将结合于同一蛋白上的醌分子还原成为氢醌.氢醌分子中的高能电子再流过一条位于生物膜上的“电子传递链”,其间释放的能量则被用于将氢离子从生物膜的一侧转移至另一侧,形成跨膜氢离子梯度.氢离子从膜的一侧流回另一侧时,就可驱动位于膜上的酶合成高能化合物三磷酸腺苷(ATP),为各种生命活动提供能量.叶绿素辅基射出的电子还可变为还原力强的氢原子,为细胞合成有机物所用.光合作用的过程虽然非常复杂,但其中的基本机制和成分早就在细菌中发展出来了.叶绿素可能是从合成血红素的化学反应链演变而来;进行光反应的蛋白,很可能是从原来电子传递链中直接与醌分子作用的细胞色素b变化而来;而光系统Ⅰ又从光系统Ⅱ演化而来.光合作用出现的时间非常早,发生在原核生物中的细菌与古菌分化之后的细菌中,又发生在细菌大规模分化之前,其间细菌之间的横向基因转移起了重要作用.从分子角度介绍光合作用中光反应的机制及其形成的过程.

光合作用是地球上绝大多数生物赖以生存的生命活动.结合于蛋白质分子上的叶绿素辅基在受到光照时会射出电子,将结合于同一蛋白上的醌分子还原成为氢醌.氢醌分子中的高能电子再流过一条位于生物膜上的“电子传递链”,其间释放的能量则被用于将氢离子从生物膜的一侧转移至另一侧,形成跨膜氢离子梯度.氢离子从膜的一侧流回另一侧时,就可驱动位于膜上的酶合成高能化合物三磷酸腺苷(ATP),为各种生命活动提供能量.叶绿素辅基射出的电子还可变为还原力强的氢原子,为细胞合成有机物所用.光合作用的过程虽然非常复杂,但其中的基本机制和成分早就在细菌中发展出来了.叶绿素可能是从合成血红素的化学反应链演变而来;进行光反应的蛋白,很可能是从原来电子传递链中直接与醌分子作用的细胞色素b变化而来;而光系统Ⅰ又从光系统Ⅱ演化而来.光合作用出现的时间非常早,发生在原核生物中的细菌与古菌分化之后的细菌中,又发生在细菌大规模分化之前,其间细菌之间的横向基因转移起了重要作用.从分子角度介绍光合作用中光反应的机制及其形成的过程.

光合作用是地球上绝大多数生物赖以生存的生命活动.结合于蛋白质分子上的叶绿素辅基在受到光照时会射出电子,将结合于同一蛋白上的醌分子还原成为氢醌.氢醌分子中的高能电子再流过一条位于生物膜上的“电子传递链”,其间释放的能量则被用于将氢离子从生物膜的一侧转移至另一侧,形成跨膜氢离子梯度.氢离子从膜的一侧流回另一侧时,就可驱动位于膜上的酶合成高能化合物三磷酸腺苷(ATP),为各种生命活动提供能量.叶绿素辅基射出的电子还可变为还原力强的氢原子,为细胞合成有机物所用.光合作用的过程虽然非常复杂,但其中的基本机制和成分早就在细菌中发展出来了.叶绿素可能是从合成血红素的化学反应链演变而来;进行光反应的蛋白,很可能是从原来电子传递链中直接与醌分子作用的细胞色素b变化而来;而光系统Ⅰ又从光系统Ⅱ演化而来.光合作用出现的时间非常早,发生在原核生物中的细菌与古菌分化之后的细菌中,又发生在细菌大规模分化之前,其间细菌之间的横向基因转移起了重要作用.从分子角度介绍光合作用中光反应的机制及其形成的过程.

本研究构建了以丁酸为唯一碳源的厌氧消化反应器,利用16S rRNA基因测序技术分析氯四环素(Chlortetracycline,CTC)单独抑制及CTC与颗粒活性炭(Granular active carbon,GAC)协同作用下,互营丁酸氧化微生物群落结构的动态变化,探究环境胁迫下微生物之间的相互作用及其对CTC及CTC和GAC协同作用的响应.结果表明,原始反应器群落中,已知的互营丁酸氧化菌Syntrophomonas(11.6％)和乙酸营养型产甲烷古菌Methanosaeta(48.5％)分别在细菌和古菌群落中占主导优势.添加40 mg/L和50 mg/L CTC条件下,甲烷产量分别降低40.4％ 和49.3％.Syntrophomonas对CTC表现出耐受性,但与其呈正相关联系的细菌(如unclassified Firmicutes和unclassified Comamonadaceae)以及乙酸氧化菌Tepidanaerobacter活性被CTC明显抑制,从而影响丁酸降解率,同时造成代谢产物积累,导致产甲烷量降低.单独添加GAC以及在40 mg/L和50 mg/L CTC抑制下添加GAC,甲烷产量分别降低2.9％、48.5％ 和64.7％.共现网络分析结果显示,添加GAC明显增强了Geobacter以及与其呈正相关联系的细菌(Azonexus等)的活性.而产甲烷古菌Methanosaeta和Methanoculleus与Azonexus等大部分细菌呈负相关,因此,添加GAC可能间接影响了产甲烷古菌的活性.

光合作用是地球上绝大多数生物赖以生存的生命活动.结合于蛋白质分子上的叶绿素辅基在受到光照时会射出电子,将结合于同一蛋白上的醌分子还原成为氢醌.氢醌分子中的高能电子再流过一条位于生物膜上的“电子传递链”,其间释放的能量则被用于将氢离子从生物膜的一侧转移至另一侧,形成跨膜氢离子梯度.氢离子从膜的一侧流回另一侧时,就可驱动位于膜上的酶合成高能化合物三磷酸腺苷(ATP),为各种生命活动提供能量.叶绿素辅基射出的电子还可变为还原力强的氢原子,为细胞合成有机物所用.光合作用的过程虽然非常复杂,但其中的基本机制和成分早就在细菌中发展出来了.叶绿素可能是从合成血红素的化学反应链演变而来;进行光反应的蛋白,很可能是从原来电子传递链中直接与醌分子作用的细胞色素b变化而来;而光系统Ⅰ又从光系统Ⅱ演化而来.光合作用出现的时间非常早,发生在原核生物中的细菌与古菌分化之后的细菌中,又发生在细菌大规模分化之前,期间细菌之间的横向基因转移起了重要作用.从分子角度介绍光合作用中光反应的机制及其形成的过程.