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摘要
电能细胞具有与外界环境进行双向电子交换的能力，包括向外界环境释放电子的产电细胞，以及从外界环境获取电子的噬电细胞，在微生物电化学系统中发挥微生物电催化剂的核心作用。以电能细胞为核心的微生物电化学系统在生态环境治理、绿色能源开发、化学品高效合成等方面有着广泛应用。但是野生电能细胞因其摄取底物能力弱、胞内电子通量小、双向跨膜电子传递效率低、生物膜形成能力差等原因，化学能到电能的双向转化效率受到极大限制，是实现微生物电化学系统大规模产业化应用的核心瓶颈。本综述聚焦近5年电能细胞合成生物学改造的最新研究进展，通过分析双向电子传递的分子机制，分类汇总产电细胞和噬电细胞的合成生物学改造策略：（1）工程产电细胞（强化产电细胞的胞内电子生成、胞外传递效率，具体为拓宽底物谱、增强还原力转化，提高胞外传递能力、促进电极生物膜形成）；（2）工程噬电细胞（强化噬电细胞胞外电子摄取、还原力转化、产物合成效率，包括提高噬电细胞电子摄取和还原力转化，调控细胞代谢路径电合成化学品和生物燃料）。最后，展望了未来高效电能细胞和微生物电化学系统的设计与构建。
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