Geopsychrobacter electrodiphilus - Geopsychrobacter electrodiphilus
| Geopsychrobacter electrodiphilus | |
|---|---|
| Vědecká klasifikace | |
| Království: | |
| Kmen: | |
| Třída: | |
| Objednat: | |
| Rodina: | |
| Rod: | |
| Druh: | G. electrodiphilus |
| Binomické jméno | |
| Geopsychrobacter electrodiphilus Holmes a kol. 2005 | |
Geopsychrobacter electrodiphilus je druh bakterií, druh druhu jeho rod.[A] Je to psychrotolerant její člen rodina, schopné připojení k anody z usazené palivové články a získávání elektřiny oxidací organických sloučenin na oxid uhličitý a přenos elektronů do anoda.[1]
v mikrobiální společenství, G. electrodiphilus může být podobný ostatním Geobacteraceae.[1] Komunita může kvasit komplex organická hmota, čímž se například rozbije rostlinná hmota; G. electrodiphilus pak by okysličovat fermentační produkty (zejména acetát ) až oxid uhličitý, přičemž terminální akceptor elektronů [např. oxid železitý ] by se snížil.[1] Alespoň jeden kmen (A1T) může také oxidovat vodík.[1]
Od té doby G. electrodiphilus patří do Geobateraceae a může přenášet elektrony ven,[1] dalo by se předpokládat, že přenos elektronů do a metan produkující archaeon se může stát. Existuje další člen Geobacteraceae, dobře prozkoumaný kvůli jeho mezidruhům elektronový přenos, dokonce na a methanogen.[2]
Popis
Geopsychrobacter electrodiphilus byl izolován z povrchu elektrody (anoda ) mořského sedimentu palivový článek. The sedimenty pocházejí z hloubky vody 5 metrů (Boston Harbor, Massachusetts, v blízkosti poloostrova Konec světa ).[1]
Název „Geopsychrobacter electrodiphilus“ znamená něco jako „elektrodou milující studená země“ a naznačuje, že mikrob pochází z povrchu (Země, Geo), zvládá chlad (psychro), je ve tvaru tyče (bakterie) a byl izolován od elektrod (elektrody), kterou dobrovolně vyřídila (philus).[1]
Dva kmenyGeopsychrobacter electrodiphilus byly izolovány (A1 a A2); Kmen A1 byl určen jako typový kmen (A1T; ATCC BAA-880T; DSM 16401T; JCM 12469) druhu Geopsychrobacter electrodiphilus a jako typový kmen rodu.[1]
Ve studii o kultivaci mikrobiálních komunit v kal, kde je pravděpodobné, že budou mít prospěch reduktory síranů, podíl Geopsychrobacter snížil.[3] Vyšetřování bakteriální rozmanitosti při studeném odtoku z oxid železa - zajištěno chochol slané vody (Krev padá, Antarktida ) označilo asi 11% buněk jako G. electrodiphilus.[4] Chochol byl identifikován jako subglaciální „oceán“, kde spojené biogeochemické procesy pod ledovcem umožňují růst mikrobů v rozšířené izolaci a akumulaci železo (II) navzdory přítomnosti aktivního sírový cyklus.[5]
Interakce s anodami
Holmesi et al. 2004 navrhl pravděpodobný mechanismus pro speciální mikrobiální palivový článek (usazenina palivový článek), k podpoře energie pomocí G. electrodiphilus a další mikroby a společenství v mořských sedimentech; na základě článku,[1] tento imaginární mechanismus je shrnut zde:
- Některé mikroby tráví složitou organickou hmotu (kvašení ) v anaerobní[b] část palivového článku usazeniny poblíž a grafit elektroda (anoda ). G. electrodiphilus roste na povrchu této grafitové elektrody a oxiduje fermentační produkty, např. acetát. Normálně tyto oxidační procesy vznikají oxid uhličitý, protony a elektrony a jakákoli oxidace musí být spojena s redukcí kvůli elektronům. G. electrodiphilus mohl použít a terminální akceptor elektronů, např. špatně krystalizoval oxid železitý (to by se snížilo na magnetit ) když bude dostupný. V sedimentárním palivovém článku G. electrodiphilus má přímý kontakt s elektrodou a může ji použít jako podrážku akceptor elektronů. Elektroda v anaerobní části palivového článku (anoda) sedimentu je připojena ke své protielektrodě (katoda ) v nadložním aerobiku[C] voda. Elektrony proudí z anody na katodu v nadměrné aerobní vodě, kde se pravděpodobně snižují kyslík.
Autoři vysvětlili svůj návrh procesu uvnitř palivového článku sedimentu[1] odkazoval se na předchozí vyšetřování.[6][7][8]
Holmesi et al. (2004) nezkoumali mikrobiální společenství ani technická zařízení; cílem jejich výzkumu bylo najít organismy, které přenášejí elektrony na elektrodu, a popsat je.[1] The G. electrodiphilus kmeny byly schopné oxidovat acetát, malát, fumarát, a citrát s elektronovým přenosem na elektrodu připravenou na +0,52 V (ve vztahu k a standardní vodíková elektroda ).[1]
Zdá se, že jedním klíčovým bodem získávání energie pomocí palivového článku sedimentu je přemostění anaerobního prostředí G. electrodiphilus a aerobní voda; rozdíl v redox lze použít potenciály.
Redukce špatně krystalického oxidu Fe (III) vede k tvorbě magnetit.[1] Je proto možné, že oligodynamický účinek v Geopsychrobacter je nízká a aplikace s kovový součásti uvnitř technického zařízení by byly možné.
Viz také
Poznámky
- ^ Nový rod a jeho druh, Geopsychrobacter elctrodipihilus, byly účinně publikovány Holmesem et al.[1] a oba taxony získaly svoji autoritu, když Validationlist No. 102 (2005, PMID 15774623, DOI: 10.1099 / ijs.0.63680-0) byla zveřejněna; vidět LPSN: Geopsychrobacter.
- ^ V této souvislosti je „anaerobní“ místo bez kyslík. Viz také „anaerobní organismus ”/ “aerobní organismus ”.
- ^ V této souvislosti je „aerobní“ místo kyslík. Viz také „aerobní organismus ”/ “anaerobní organismus ”.
Reference
- ^ A b C d E F G h i j k l m n Holmes DE, Nicoll JS, Bond DR, Lovley DR (říjen 2004). „Potenciální role nového psychrotolerantního člena rodiny Geobacteraceae, Geopsychrobacter electrodiphilus gen. Nov., Sp. Nov., Při výrobě elektřiny palivovým článkem mořského sedimentu“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 70 (10): 6023–30. doi:10.1128 / AEM.70.10.6023-6030.2004. PMC 522133. PMID 15466546.
- ^ Holmes DE, Rotaru AE, Ueki T, Shrestha PM, Ferry JG, Lovley DR (2018). „Tok elektronů a protonů pro redukci oxidu uhličitého v Methanosarcina barkeri během přímého mezidruhového přenosu elektronů“. Hranice v mikrobiologii. 9: 3109. doi:10.3389 / fmicb.2018.03109. PMC 6315138. PMID 30631315.
- ^ Zeng GQ, Jia XS, Zheng XH, Yang LP, Sun GP (listopad 2014). „[Analýza variace mikrobiální komunity v procesu domestikace kalu v reaktoru redukujícím sírany]“. Huan Jing Ke Xue = Huanjing Kexue. 35 (11): 4244–50. PMID 25639102.
- ^ Mikucki JA, Priscu JC (červen 2007). „Bakteriální rozmanitost spojená s pády krve, subglaciálním odtokem z ledovce Taylor v Antarktidě“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 73 (12): 4029–39. doi:10.1128 / AEM.01396-06. PMC 1932727. PMID 17468282.
- ^ Mikucki JA, Pearson A, Johnston DT, Turchyn AV, Farquhar J, Schrag DP, Anbar AD, Priscu JC, Lee PA (duben 2009). „Moderní mikrobiálně udržovaný subglaciální železný“ oceán"". Věda. 324 (5925): 397–400. Bibcode:2009Sci ... 324..397M. doi:10.1126 / science.1167350. PMID 19372431.
- ^ Bond DR, Lovley DR (březen 2003). „Výroba elektřiny pomocí Geobacter sulfurreducens připojeného k elektrodám“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 69 (3): 1548–55. doi:10.1128 / AEM.69.3.1548-1555.2003. PMC 150094. PMID 12620842.
- ^ Tender LM, Reimers CE, Stecher HA, Holmes DE, Bond DR, Lowy DA, Pilobello K, Fertig SJ, Lovley DR (srpen 2002). "Využití mikrobiálně generované energie na mořském dně". Přírodní biotechnologie. 20 (8): 821–5. doi:10.1038 / nbt716. PMID 12091916.
- ^ Reimers CE, Tender LM, Fertig S, Wang W (leden 2001). "Sklizeň energie z rozhraní mořského sedimentu a vody". Věda o životním prostředí a technologie. 35 (1): 192–5. Bibcode:2001EnST ... 35..192R. doi:10.1021 / es001223s. PMID 11352010.
Další čtení
- Staley JT a kol. (1989). Vos P, Garrity G, Jones D, Krieg NR, Ludwig W, Rainey FA, Schleifer KH, Whitman W (eds.). Bergeyův manuál systematické bakteriologie. 3: Firmicutes. Baltimore, MD: Williams a Wilkins. str. 2250–2251.
- Hallenbeck PC, vyd. (2011). Mikrobiální technologie v pokročilé výrobě biopaliv. Springer.
- Zuo Y. Nové aplikace elektrochemických materiálů a izolace exoelektrogenních bakterií z mikrobiálních palivových článků (MFC) (Disertační práce). Pennsylvania State University.
