Geopsychrobacter electrodiphilus

Geopsychrobacter electrodiphilus
Vetenskaplig klassificering
Domän:	Bakterie
Provins:	Thermodesulfobacteriota
Klass:	Desulfuromonadia
Beställa:	Desulfuromonadales
Familj:	Geopsykrobacteraceae
Släkte:	Geopsykrobakter ; Holmes et al. 2005
Arter:	G. electrodiphilus
Binomialt namn
	Geopsychrobacter electrodiphilus; Holmes et al. 2005

Geopsychrobacter electrodiphilus är en art av bakterier, typ arten av dess släkte . Det är en psykrotolerant medlem av sin familj , som kan fästa till anoder av sedimentbränsleceller och skörda elektricitet genom oxidation av organiska föreningar till koldioxid och överföra elektronerna till anoden .

I mikrobiella samhällen kan G. electrodiphilus likna andra Geobacteraceae . Samhället kan jäsa komplext organiskt material och därigenom bryta upp växtmaterial, till exempel; G. electrodiphilus skulle sedan oxidera jäsningsprodukterna (särskilt acetat ) till koldioxid , varigenom en terminal elektronacceptor [t.ex. järn(III)oxid ] skulle reduceras. Minst en stam (A1 ^T ) kan också oxidera väte.

Eftersom G. electrodiphilus tillhör Geobateraceae och kan överföra elektroner till utsidan, skulle man kunna anta att elektronöverföring till en metanproducerande arkeon kan ske. Det finns en annan medlem av Geobacteraceae, väl undersökt för dess elektronöverföring mellan arter , även till en metanogen .

Beskrivning

Geopsychrobacter electrodiphilus isolerades från ytan av en elektrod ( anod ) i en bränslecell för marint sediment . Sedimenten kommer från ett vattendjup på 5 meter ( Boston Harbor , Massachusetts , nära halvön World's End ).

Namnet "Geopsychrobacter electrodiphilus" betyder ungefär "elektrodälskande stav av kall jord" och indikerar att mikroben kommer från ytan (jorden, Geo), klarar av kyla ( psychro ), är stavformad ( bacter ) och var isolerad från elektroder ( electrodi ), som den frivilligt har satt sig ( philus ).

Två stammar av Geopsychrobacter electrodiphilus isolerades (Al och A2); Stammen Al bestämdes som typstam (A1T ^; ATCC BAA -880 ^T ; DSM 16401 ^T ; JCM 12469) av arten Geopsychrobacter electrodiphilus och som typstam av släktet.

I en studie om odling av mikrobiella samhällen i slam , där sulfatreducerande medel sannolikt kommer att gynnas, minskade andelen Geopsychrobacter . En undersökning av bakteriell mångfald i det kalla utflödet av en järnoxidbefläckad plym av saltvatten ( Blood Falls , Antarktis ) visade att cirka 11% av cellerna var G. electrodiphilus . Plymen identifierades som ett subglacialt "hav", där kopplade biogeokemiska processer under glaciären gör det möjligt för mikrober att växa i förlängd isolering och ackumulera järn(II) trots närvaron av en aktiv svavelcykel .

Interaktion med anoder

^{[ citat behövs ]} Holmes et al. 2004 föreslog en trolig mekanism för en speciell mikrobiell bränslecell ( sedimentbränslecell ), för att stödja energi med hjälp av G. electrodiphilus och andra mikrober i ett samhälle i marina sediment; baserat på artikeln sammanfattas denna imaginära mekanism här:

Vissa mikrober smälter komplext organiskt material ( fermentering ) i en anaerob del av sedimentbränslecellen nära en grafitelektrod ( anod ) . G. electrodiphilus växer på ytan av denna grafitelektrod och oxiderar fermenteringsprodukter, t.ex. acetat . Normalt producerar dessa oxidationsprocesser koldioxid , protoner och elektroner och all oxidation måste kopplas till en reduktion på grund av elektronerna. G. electrodiphilus skulle kunna använda en terminal elektronacceptor , t.ex. dåligt kristalliserad järn(III)oxid (som skulle reduceras till magnetit ) när tillgänglig. I en sedimentbränslecell G. electrodiphilus direktkontakt med elektroden och kan använda den som ensam elektronacceptor . Elektroden i den anaeroba delen av sedimentbränslecellen (anod) har anslutning till sin motelektrod ( katod ) i det överliggande aeroba vattnet. Elektronerna strömmar från anoden till katoden i det överliggande aeroba vattnet, där de sannolikt minskar syre .

För att förklara sitt förslag till processen inuti sedimentbränslecellen hänvisade författarna till tidigare undersökningar.

Holmes et al. (2004) undersökte inte mikrobiella samhällen eller tekniska anordningar; syftet med deras undersökningar var att hitta organismer som överför elektroner till en elektrod och att beskriva dem. G. electrodiphilus -stammarna kunde oxidera acetat, malat , fumarat och citrat med elektronöverföring till en elektrod placerad på +0,52 V (med hänvisning till en standardväteelektrod ).

En nyckelpunkt för att skörda energi med en sedimentbränslecell verkar överbrygga den anaeroba miljön hos G. electrodiphilus och det aeroba vattnet; skillnaden i redoxpotentialer kan användas.

Reduktion av dåligt kristallin Fe(III)-oxid resulterar i bildandet av magnetit . Det är därför tänkbart att den oligodynamiska effekten i Geopsychrobacter är låg och en applikation med metalliska komponenter inuti en teknisk anordning skulle vara möjlig.

Se även

Exoelektrogen

Anteckningar

Vidare läsning

Staley JT, et al. (1989). Vos P, Garrity G, Jones D, Krieg NR, Ludwig W, Rainey FA, Schleifer KH, Whitman W (red.). Bergeys manual för systematisk bakteriologi . Vol. 3: The Firmicutes. Baltimore, MD: Williams och Wilkins. s. 2250–2251.
Hallenbeck PC, red. (2011). Mikrobiell teknologi i avancerad biobränsleproduktion . Springer.
Zuo Y. Nya elektrokemiska materialtillämpningar och exoelektrogena bakterier isolering från mikrobiella bränsleceller (MFC) ( Ph.D.-avhandling). Pennsylvania State University.

externa länkar