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美研究人员解析细菌降解纤维素的同时固定CO2

查字典生物网 2016-11-07

2016年10月28日，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）研究人员发表在《美国国家科学院院刊》上的论文描述了他们发现细菌中存在吸收CO2的代谢途径，该途径在能分解和发酵纤维素生物质以产生氢、烃生物燃料的微生物中发挥作用。

热纤维梭菌是将纤维素材料直接转化为氢和烃等生物燃料的最有效的细菌之一。大多数以有机碳化合物（例如葡萄糖或木糖）为食的细菌释放废弃副产物CO2，降低了微生物的碳使用效率。

其他科学家发现，在细菌培养基中以碳酸氢盐的形式添加CO2确实促进了热纤维梭菌的生长，但其机制细节仍然未知。这种生长增强说明细菌具有利用CO2的能力。

NREL研究人员使用碳同位素结合质谱分析技术跟踪CO2如何进入细胞、识别对其吸收至关重要的酶，以及如何与产物结合，从而探索发现未知的新代谢途径。自然界有多种细菌具有CO2吸收的途径，该途径使细菌在其生长期间可以利用CO2和有机碳两种碳源，这与常见的异养细菌只能利用一种碳源完全不同。

NREL研究人员及其合作者确定添加碳酸氢盐可将热纤梭菌的碳利用效率从65.7%提高到75.5%。这一发现强调了微生物代谢的可塑性，并提出了细菌如何利用有机碳和二氧化碳的多种可能性，而不违背能量守恒的热力学原则。该发现还转变了对细菌纤维素降解过程中碳代谢的基本认识。
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