解析細(xì)菌降解纖維素的同時(shí)固定CO2
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng) / 2016-11-08 08:50:34
2016年10月28日，美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）研究人員發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的論文描述了他們發(fā)現(xiàn)細(xì)菌中存在吸收CO2的代謝途徑，該途徑在能分解和發(fā)酵纖維素生物質(zhì)以產(chǎn)生氫、烴生物燃料的微生物中發(fā)揮作用。
熱纖維梭菌是將纖維素材料直接轉(zhuǎn)化為氫和烴等生物燃料的最有效的細(xì)菌之一。大多數(shù)以有機(jī)碳化合物（例如葡萄糖或木糖）為食的細(xì)菌釋放廢棄副產(chǎn)物CO2，降低了微生物的碳使用效率。
其他科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌培養(yǎng)基中以碳酸氫鹽的形式添加CO2確實(shí)促進(jìn)了熱纖維梭菌的生長(zhǎng)，但其機(jī)制細(xì)節(jié)仍然未知。這種生長(zhǎng)增強(qiáng)說(shuō)明細(xì)菌具有利用CO2的能力。
NREL研究人員使用碳同位素結(jié)合質(zhì)譜分析技術(shù)跟蹤C(jī)O2如何進(jìn)入細(xì)胞、識(shí)別對(duì)其吸收至關(guān)重要的酶，以及如何與產(chǎn)物結(jié)合，從而探索發(fā)現(xiàn)未知的新代謝途徑。自然界有多種細(xì)菌具有CO2吸收的途徑，該途徑使細(xì)菌在其生長(zhǎng)期間可以利用CO2和有機(jī)碳兩種碳源，這與常見的異養(yǎng)細(xì)菌只能利用一種碳源完全不同。
NREL研究人員及其合作者確定添加碳酸氫鹽可將熱纖梭菌的碳利用效率從65.7%提高到75.5%。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了微生物代謝的可塑性，并提出了細(xì)菌如何利用有機(jī)碳和二氧化碳的多種可能性，而不違背能量守恒的熱力學(xué)原則。該發(fā)現(xiàn)還轉(zhuǎn)變了對(duì)細(xì)菌纖維素降解過(guò)程中碳代謝的基本認(rèn)識(shí)。
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