本文關(guān)鍵詞：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

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【摘要】：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,因此一直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。另外,由于這些方法都操作在密閉的條件下實(shí)現(xiàn),因此也限制了微藻光合制氫的工業(yè)生產(chǎn)。本論文試圖尋找一種有效的方法來去除氧氣這一制約氫化酶活性的因子,從而促進(jìn)微藻細(xì)胞在自然條件下的光合制氫,并揭示其相關(guān)的功能機(jī)理。主要研究結(jié)果簡述如下:1)在自然條件下,焦亞硫酸鈉(3m M)處理能夠提高萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardti)制氫效率約100倍。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)氧氣水平,但光合電子傳遞抑制劑DCMU和超氧化物歧化酶(SOD)則能夠阻制這一降低。由于高光條件能夠誘導(dǎo)大量超氧陰離子的生產(chǎn),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小球藻(Chlorella pyrenoidosa),魚腥藻(Anabaena sp.strain PCC 7120),集胞藻(Synechocystis sp.strain PCC 6803)。因此,在自然條件下焦亞硫酸鈉處理能夠廣泛提高微藻的光合制氫。綜上所述,我們的研究結(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,從而激活氫化酶,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)了微藻細(xì)胞在自然條件下的光合制氫,這是光合制氫歷史上的一個重大突破。
【關(guān)鍵詞】：焦亞硫酸鈉 萊茵衣藻 自然條件 光合制氫
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ116.2;Q949.2
【目錄】：

• 縮寫9-10
• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一部分 文獻(xiàn)綜述14-27
• 第一章 微藻光合制氫的研究進(jìn)展15-27
• 1 概述16-18
• 2 種類18-21
• 2.1 直接類型18-20
• 2.2 間接類型20-21
• 3 限制因子21-22
• 4 制氫策略22-25
• 4.1 氫化酶耐氧性改造22
• 4.2 營養(yǎng)缺陷調(diào)控22-23
• 4.3 藻細(xì)胞固定法23
• 4.4 亞硫酸氫鈉處理法23-24
• 4.5 細(xì)胞聚集法24-25
• 5 本論文研究的內(nèi)容及意義25-27
• 5.1 內(nèi)容25-26
• 5.2 意義26-27
• 第二部分 實(shí)驗(yàn)27-51
• 第二章 焦亞硫酸鈉處理提高了萊茵衣藻光合制氫效率28-40
• 1 引言29
• 2 材料與方法29-34
• 2.1 藻細(xì)胞培養(yǎng)29-31
• 2.2 焦亞硫酸鈉處理31-32
• 2.3 光密度測定32
• 2.4 葉綠素含量測定32
• 2.5 氫氣測定32-34
• 3 結(jié)果與討論34-39
• 3.1 在自然條件下篩選提高萊茵衣藻光合制氫的硫氧化合物34-35
• 3.2 不同濃度Na_2S_2O_5影響了萊茵衣藻的光合制氫效率35-36
• 3.3 最適Na_2S_2O_5濃度處理顯著提高萊茵衣藻的光合制氫效率36
• 3.4 在Na_2S_2O_5處理背景下，，電子傳遞影響了萊茵衣藻的光合制氫36-38
• 3.5 Na_2S_2O_5處理法適用于多種微藻的光合制氫38-39
• 4 結(jié)論39-40
• 第三章 焦亞硫酸鈉處理提高微藻光合制氫的功能機(jī)理40-51
• 1 引言41
• 2 材料與方法41-46
• 2.1 藻細(xì)胞培養(yǎng)41-42
• 2.2 焦亞硫酸鈉處理42-43
• 2.3 光密度測定43
• 2.4 葉綠素含量測定43
• 2.5 氧氣分析43-44
• 2.5.1 氣相43-44
• 2.5.2 氧電極44
• 2.6 酶活測定44-46
• 3 結(jié)果與討論46-49
• 3.1 Na_2S_2O_5處理降低了萊茵衣藻的氧氣水平46-47
• 3.2 Na_2S_2O_5處理提高了萊茵衣藻氫化酶的活性47-48
• 3.3 Na_2S_2O_5處理促進(jìn)了萊茵衣藻在自然條件下的光合制氫效率48-49
• 4 結(jié)論49-50
• 5 展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-60
• 致謝60-61

本文編號：995577