科学家对绿藻的光合作用进行了基因改造，用于生成廉价的氢气
2020-05-18 03:12:00   来源：东方头条   

氢是一种必不可少的商品，每年在全球生产超过6000万吨。但是，其中95％以上是通过化石燃料的蒸汽重整制得的，这个过程消耗大量能源，并且会产生二氧化碳。用这种方式生产的氢气因成本和环保的因素很难用于氢动力车辆。

于是，科学家将注意力投向了生物制氢。

众所周知，光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，并且将能量主要以碳水化合物的形式储存起来。如果我们能利用光和水制得氢气，那将产生重大影响。

最近科学家在实验室中取得了突破，通过改造绿藻的光合系统，生产出了氢气。

植物的光合作用可分为光反应和碳反应两个步骤，光反应利用阳光的能量将水分子分解为氢和氧，氧结合成氧气释放到空气中，碳反应利用上一步生成的氢和二氧化碳生成葡萄糖和水。

此外，植物有两套光合作用系统同时进行光合作用，光系统I（PSI）和光系统II（PSII）。它们分别通过不同的色素-蛋白质复合物来实现。光系统I的吸收高峰波长700nm，光系统Ⅱ的吸收高峰为波长680nm。

莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）是一种单细胞绿藻，直径约10微米，拥有一种氢化酶，该酶利用从铁氧还蛋白中获得的电子，将电子从PSI运送到各个目的地。一个问题是氢化酶会因为PSII不断产生的氧气而迅速失去活性。

莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）

科学家在重新设计光系统I方面取得了突破，他们创建了PSI和氢化酶的基因嵌合体，使它们在衣藻体内产生并保持活性。这个新组件可以将电子导向质子同时远离二氧化碳（碳反应）。

经改造（PSI-加氢酶）的衣藻能够以高速率产生氢气，并且持续数天。

这种方法如果能替代大部分的氢气生产，则可以极大的节省化石燃料，同时减少二氧化碳释放。

最终，经基因改造的微生物可以成为一种廉价且可再生的生物工厂。