微生物产电呼吸最新研究进展

产电呼吸是一种新型的微生物能量代谢方式,基于产电呼吸的微生物燃料电池(MFC)具有直接产电、能量转换率较高、无需外源介体、自我维持运行等优点.介绍了产电呼吸的MFC工作原理、产电微生物的种类、产电呼吸的特点、影响产电呼吸的因素、产电呼吸与铁呼吸的异同,重点从电子由胞内传递至胞外及胞外转移至电极两个环节阐述了产电呼吸机制.最后展望了基于产电呼吸的微生物燃料电池的广阔应用前景.

促进电活性微生物产电呼吸能力的方法研究进展

产电呼吸是指电活性微生物(electroactive microorganisms,EAMs)以胞外固体电极作为电子受体的一种呼吸形式,在可再生能源利用和环境修复方面具有广阔的应用前景。能否进一步提高EAMs的产电呼吸能力是相关技术能否从实验室走向实际应用的核心,而提高产电呼吸能力的关键是加强EAMs与胞外固体电极间的电子传递能力。目前总结如何促进EAMs产电呼吸能力的综述文献极少。因此,本文从投加化学试剂、施加物理作用及改造生物基因3个方面总结了现有的促进EAMs产电呼吸能力的方法,介绍了每种方法的优势与缺陷,重点阐述了每种手段的作用机理及促进效果,并从实际应用和机理研究的角度展望了今后的研究方向。

产电生物可渗透活性反应栅法(ePRB)地下水有机污染物修复研究

产电生物可渗透活性反应栅(ePRB)地下水有机污染物修复的技术原理是在地下水流横截面上以可渗透活性反应栅(PRB)的形式设置阳极性生物载体反应单元,其上附着具有生物产电呼吸功能的生物膜,并在接近地表的位置设置阴极氧还原反应单元;阳极上的微生物通过将有机物等污染物质的电子转移至阳极使有机污染物氧化降解,电子再通过外电路传递至阴极并为阴极上发生的氧气还原反应所接受。通过这一过程,可以通过远距离的曝气使被有机物等污染的地下水得到修复。

两株产电菌电子介体介导的胞外电子传递机理研究

构建了Klebsiella oxytoca d7和Shewanella sp.F12种纯菌燃料电池,探究了产电菌在产电过程中电子介体传递电子机制.结果表明:K.oxytoca d7只有作产电呼吸时,才会产生电子介体,而Shewanella.sp.F1在好氧呼吸、厌氧呼吸、产电呼吸下均能产生介电体,说明电子介体的产生与产电菌种类有关.两种菌介电体氧化还原电位相当(-250,210mV),且介于呼吸链NADH和辅酶Q之间.其介电体在胞内呼吸链上截获的电子均源于NADH,说明电子“逸出”位点只取决于介电体本身.K.oxytoca d7在碳源充足和不足时,电子介体产电量分别占总电量的60%和41%;Shewanella.sp.F1分别是57%和50%,说明在碳源充足时,2种菌的产电呼吸都以电子介体机制为主.介电体传递电子过程直接影响了阳极底物的转化和燃料电池的产电性能.