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蓝细菌是生物技术中的“绿色”催化剂:如何显着提高蓝藻(又称蓝藻)的催化活性。这使生物技术和生态友好型应用距离了一大步,中国化工网,okmart.com
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蓝细菌是生物技术中的“绿色”催化剂:如何显着提高蓝藻(又称蓝藻)的催化活性。这使生物技术和生态友好型应用距离了一大步
2020年10月16日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

蓝细菌尽管通过其特殊的颜料将水染成绿色,但俗称“蓝藻”,由于它们具有高活性的光合细胞,它们特别有效地将光能转化为化学能。


这使得它们对于生物技术应用具有吸引力,在生物技术应用中,它们可以用作环境友好且易于获得的生物催化剂,以使用专门引入的酶生产新化学品。


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光可用性有限


从理论上讲听起来不错,但在实际大规模技术实施中仍然面临障碍。格拉斯理工大学分子生物技术研究所的罗伯特·库里斯特(Robert Kourist)解释说,目前决定性的限制因素是光的可用性:“当蓝细菌密集生长(即高浓度)时,只有位于外部的细胞才能获得足够的光。


内部很暗,这意味着不能随意增加催化剂的量,当细胞密度达到每升几克后,光合活性和细胞生产力急剧下降,这对于大规模的生物技术生产。”


相比之下,先前建立的生物催化剂,例如酵母,可以以每升50克或更高的细胞密度使用。


既定的生产生物的主要缺点是,它们依靠农产品作为增长的基础,因此消耗了许多资源。库里斯说:“藻类催化剂可以从水和二氧化碳中生长出来,因此在两个方面都是绿色的。因此,人们正在加大努力来提高蓝细菌的催化性能。”


更好地利用可用光


TU Graz的藻类工作组现已与波鸿鲁尔大学和芬兰图尔库大学一起,通过将光合电子流特别地重定向到所需的催化功能,成功地提高了这种催化性能。


“我们首次能够以时间分辨的方式直接测量细胞中光合作用能量的供应,从而能够确定新陈代谢的瓶颈,”植物生物学部主任马克·诺瓦奇克(Marc Nowaczyk)解释说。波鸿鲁尔大学。


“我们已经关闭了蓝细菌基因组中的一个系统,该系统应该能够保护细胞免受光的波动。在受控的培养条件下,该系统不是必需的,但是会消耗光合作用的能量。


我们更喜欢将其用于目标反应的能量, ”格拉纳斯大学博士研究生,该研究的第一作者汉娜·布希森舒茨(HannaBüchsenschütz)解释说。以此方式,可以解决由于高细胞密度导致的蓝细菌生产率低的问题。


“换句话说,我们只能使用一定数量的细胞。这就是为什么我们必须让细胞更快地运转。我们开发了一种利用所谓的代谢工程方法,使蓝细菌在生物技术应用中变得更加成熟”,库里斯特说。


除了通过在基因水平上进行有针对性的干预来提高细胞自身的生产力外,格拉茨研究人员还在研究藻类培养过程的新概念。一种方法是例如通过微型LED将光源直接引入细胞悬液中。新的几何形状也正在试验中。


因此,被包封的小球体形式的蓝细菌,即所谓的“珠子”,总体上可以吸收更多的光。罗伯特·库里斯(Robert Kourist)评论说:“在以藻类为基础的藻类生物催化剂大规模工业应用的道路上,制定所有措施非常重要。


只有在跨学科研究中研究酶的功能,这才是可能的。就是我们在光合作用细胞中研究工程的方式。


标签:海洋化学化工应用技术中心今日头条生物化学行业资讯
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