作者:Qiu-Xing Jiang 来源:PNAS 发布时间:2013-3-28 10:43:47
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科学家研制出细菌发电生物电池

 通过显微镜看到,海洋细菌希瓦氏菌的合成版本与碳电极发生互动

生物电池可以用来为手机充电器提供电能

北京时间3月28日消息,据国外媒体报道,用细菌制成的电池很快将会为我们的电子产品提供电能。科学家已经发现,可以把细菌体表蛋白生成的能量收集起来,作为电能。这项重大突破将会导致由细菌产生的清洁电流,或称“生物电池(bio batteries)”诞生。
 
该研究成果发表美国《国家科学院院刊》(PNAS)上,它显示,细菌接触到金属或者是矿物质时,它们体内的化学物质就会生成电流,并通过细胞膜流出体外。这意味着可以把细菌直接“束缚”到电极上,这一发现表明我们又向成功制出高效微生物燃料电池迈进了一大步。研究人员制成海洋细菌希瓦氏菌的合成版本,他们仅采用了被认为是这种细菌用来把电子从岩石上转移到体内的蛋白。然后他们把这些蛋白质嵌入到一层层泡囊中,这些是微小的油脂(脂肪)囊,例如组成细菌膜的那些物质。随后他们对电子在细菌体内的给电子体和体外用来提供矿物质的一块金属之间的传输情况进行检测。
 
英国东安格利亚大学的生物学家汤姆-克拉克博士说:“我们知道细菌能转移金属和矿物质里的电子,这种互动主要取决于细菌体表的特殊蛋白。但是目前我们还不清楚,这些蛋白是直接还是间接通过环境中一种我们不知道的介质做到这些的。我们的研究显示,这些蛋白质能够直接‘接触’矿物质表面,并产生电流,这表明细菌可能是依附在金属或者矿物质表面,通过它们的细胞膜传导电流的。事实上这是我们第一次观测到细菌细胞膜的组成成分是如何与不同物质发生互动的,并首次了解了金属和矿物质在细胞表面发生的互动存在多大差异。这些细菌展现出作为微生物燃料电池的巨大潜能,它们可以通过分解家庭或者农业废料产生电流。”
 
克拉克说:“另一种可能性是把这些细菌当作电极表面的微型工厂,电极通过这些蛋白质提供的电能促使细胞内发生化学反应。科学家已经清楚,细菌会对矿物质和金属产生影响,但这是首次证实它们可以直接释放电流。在这方面可能有其他种类的细菌比我们当前采用的细菌做得更加出色。未来的生物电池将在没有太阳能的黑暗环境下特别实用,这是因为它们能在震后的偏远地区或者是海洋深处持续工作。”
 
美国太平洋西北国家实验室的生物化学家、研究人员史梁(Liang Shi)说:“我们研制了一种独特系统,这样我们就能模拟细胞内发生的电子转移过程。我们测量的电子转移率快的令人难以置信,这种速度足以支持细菌的呼吸作用。”更为重要的是,这一发现还有助于我们了解碳是如何在大气层、陆地和海洋之间循环的。史梁说:“当有机物通过化学反应致使铁减少时,会释放出二氧化碳和水。而把铁作为一个能量源时,细菌会把二氧化碳组合成食物。如果我们了解电子转移,我们就能弄明白细菌是如何控制碳循环的。”(来源:新浪科技 孝文)

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