首页> 正文

重组产气肠杆菌提高产氢效率的研究

2020-12-07阅读(872)

重组产气肠杆菌提高产氢效率的研究

论文摘要

随着环保要求的迫切和化石能源的日益短缺,氢能作为清洁高效的可再生能源受到人们的普遍重视。目前通过基因工程和代谢调控手段改造产氢生物,是生物制氢领域的研究热点。本文以高效产氢细菌产气肠杆菌Enterobacter aerogenesATCC13408为主要研究对象,对其产氢代谢途径中的相关基因进行了以下研究:克隆阴沟肠杆菌E.cloacaeⅡT-BT 08的铁氢酶hydA基因,并在大肠杆菌E.coli BL21、产气肠杆菌E.aerogenes ATCC13408和阴沟肠杆菌E.cloacaeCICC10017中实现异源表达,重组后细菌的产氢量均有不同程度的提高:使原本不产氢的E.coli BL21氢气产量达到0.5mol H2/mol葡萄糖,使产气肠杆菌的氢气产量从原菌的1.19 mol H2/mol葡萄糖提高到2.31 mol H2/mol葡萄糖,使阴沟肠杆菌的氢气产量从原菌的1.286 H2/mol葡萄糖提高到2.545 mol H2/mol葡萄糖。fhlA基因是产气肠杆菌甲酸-氢裂解酶系统FHL的转录激活蛋白,本文通过设计简并性引物和genomic walking技术,成功克隆了fhlA基因,完整的ORF全长2073 bp,编码690个氨基酸。FhlA成功地在产气肠杆菌中实现过量表达,重组后的细菌的产氢能力由原菌的1.23 mol H2/mol葡萄糖提高到了1.48 molH2/mol葡萄糖,提高了20.36%。产气肠杆菌氢酶属于典型的[NiFe]氢酶,由多亚基共同组成。本文扩增出E.aerogenes ATCC13408的hyc操纵子全长,共有9个亚基的ORF,其中HycE、HycG分别编码氢酶的大、小亚基,hycE和hycG基因的过量表达使产气肠杆菌的底物产氢潜力由1.14 mol H2/mol葡萄糖提高到了2.05 mol H2/mol葡萄糖和2.08 mol H2/mol葡萄糖,分别提高了80.1%和82.65%。蓝藻Synechocystis sp.PCC 6803的hoxEFUYH基因全长6493 bp,由E、F、U、Y、H共5个亚基组成一个NAD-还原型氢酶操纵子。本文克隆了蓝藻Synechocystis sp.PCC 6803的hoxEFUYH氢酶基因,并在产气肠杆菌中表达,结果表明:蓝藻HoxEFUYH蛋白的异源表达提高了细菌的产氢能力,最大产氢速率和累积产氢量均比原菌有较大幅度提高,其中,表达F和U亚基的重组菌株E.aerogenes/HoxFU的产氢量最高,从未重组前的1.14 mol H2/mol葡萄糖提高达到2.29 mol H2/mol葡萄糖,最大产氢速率达到113.4 mL·L-1·h-1,表达U、Y和H亚基的重组菌株E.aerogenes/HoxUYH的产氢量最少,从未重组前的1.14mol H2/mol葡萄糖提高到1.82 mol H2/mol葡萄糖,最大产氢速率为41.6mL·L-1·h-1。但是目前蓝藻氢酶重组后的作用机制还不清楚,有待于进一步的研究。

论文目录

  • 致谢
  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第1章 前言
  • 1.1 能源发展的现状
  • 1.2 氢能开发和利用
  • 1.3 产氢微生物及其产氢机制
  • 1.4 氢酶
  • 1.5 生物技术在生物制氢领域的应用
  • 1.6 生物制氢存在的问题
  • 第2章 研究思路与技术路线
  • 2.1 研究思路
  • 2.2 技术路线
  • 第3章 一般材料与方法
  • 3.1 材料
  • 3.2 方法
  • 第4章 阴沟肠杆菌铁氢酶基因表达及改造菌株产氢特性研究
  • 4.1 hydA基因的克隆
  • 4.2 hyaA基因在E.coli BL21中表达
  • 4.3 hydA基因在E.aerogenes ATCC13408中表达
  • 4.4 hydA基因在E.cloacae CICC10017中表达
  • 4.5 讨论
  • 4.6 结论
  • 第5章 E.aerogenes ATCC13408甲酸-氢裂解酶系统激活蛋白fhlA基因克隆、表达及重组菌株产氢量测定
  • 5.1 材料与方法
  • 5.2 结果与分析
  • 5.3 讨论
  • 5.4 结论
  • 第6章 E.aerogenes ATCC13408氢酶hyc操纵子研究
  • 6.1 材料与方法
  • 6.2 结果与分析
  • 6.3 讨论
  • 6.4 结论
  • 第7章 蓝藻Synechocystis sp.PCC 6803 hoxEFUYH氢酶基因克隆及异源表达
  • 7.1 材料与方法
  • 7.2 结果与分析
  • 7.3 讨论
  • 7.4 结论
  • 第8章 E.aerogenes ATCC13408与产氢相关几个基因克隆
  • 8.1 甲酸-氢裂解酶（FHL）系统fdhF基因克隆
  • 8.2 丙酮酸-甲酸裂解酶pfl基因克隆
  • 8.3 乳酸脱氢酶ldhA基因克隆
  • 8.4 α-乙酰乳酸合成酶budB基因克隆
  • 8.5 讨论
  • 本研究创新点和进一步研究的方向
  • 参考文献
  • 作者简历
  • 读博期间发表的论文

    • 相关论文文献

    • [1].有机废物规模化产氢关键科学问题及其研究进展[J]. 山东化工 2016(24)
    • [2].中国科学家催化产氢研究获重大突破[J]. 低温与特气 2017(02)
    • [3].中国科学家催化产氢研究取得重大突破[J]. 乙醛醋酸化工 2017(05)
    • [4].磷酸盐和碳酸盐对秸秆类生物质光发酵产氢的影响[J]. 农业工程学报 2017(13)
    • [5].厌氧发酵产氢影响因素及效能分析研究进展[J]. 吉林建筑大学学报 2017(03)
    • [6].氯碱装置副产氢气生产合成氨工程设计[J]. 科技经济导刊 2017(19)
    • [7].有机垃圾厌氧产氢及其氢化酶影响因素探究[J]. 云南化工 2020(09)
    • [8].电流互感器过量产氢的理化机制与实验研究[J]. 电工电能新技术 2019(11)
    • [9].一株产氢菌的分离鉴定与产氢特性[J]. 陕西科技大学学报(自然科学版) 2017(01)
    • [10].利用厌氧菌降解纤维素产氢的研究进展[J]. 生物产业技术 2014(06)
    • [11].利用固体废弃物微生物发酵产氢研究进展[J]. 中国农学通报 2013(09)
    • [12].硫对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa产氢影响对比研究[J]. 可再生能源 2012(06)
    • [13].光合细菌处理废水过程中生物产氢技术研究进展[J]. 中国生物工程杂志 2012(12)
    • [14].光合细菌生物产氢技术的研究进展[J]. 环境污染与防治 2010(08)
    • [15].厌氧发酵生物产氢技术的研究进展[J]. 能源与环境 2008(02)
    • [16].Cu_2O/Bi_2WO_6/GR光催化剂制备及其产氢性能[J]. 桂林理工大学学报 2016(04)
    • [17].接种量对产气肠杆菌同步糖化暗发酵产氢的影响[J]. 中国沼气 2017(02)
    • [18].以市政污泥为纯基质的厌氧发酵产氢研究[J]. 海峡科学 2016(02)
    • [19].利用啤酒废水发酵产氢试验研究[J]. 农业与技术 2016(14)
    • [20].玉米秸秆发酵产氢条件优化及其产氢特性研究[J]. 郑州牧业工程高等专科学校学报 2014(02)
    • [21].光合细菌产氢过程中氮源利用实验[J]. 农业机械学报 2014(10)
    • [22].光合细菌产氢研究进展与问题[J]. 可再生能源 2013(09)
    • [23].发酵产氢的影响因素Ⅰ接种物和基质[J]. 科技通报 2011(01)
    • [24].2种不同产氢方式的初步研究[J]. 江西农业学报 2010(08)
    • [25].厌氧产氢微生物研究进展[J]. 微生物学通报 2009(08)
    • [26].一株嗜温高效产氢细菌Clostridium sp.08-1的分离鉴定与产氢特征[J]. 武汉大学学报(理学版) 2009(05)
    • [27].玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢实验研究[J]. 应用化工 2020(01)
    • [28].乙醇型发酵产氢的研究现状及进展[J]. 建筑与预算 2017(04)
    • [29].微波-盐酸水解啤酒糟对其发酵产氢的影响[J]. 可再生能源 2016(09)
    • [30].蜡状芽孢杆菌的筛选及其产氢性能[J]. 北京工业大学学报 2014(10)

    标签：;  ;  ;  ;  

    重组产气肠杆菌提高产氢效率的研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5