Geopsychrobacter electrodiphilus es una especie de bacteria, la especie tipo de su género . [a] Es unmiembro psicrotolerante de su familia , capaz de adherirse a los ánodos de las celdas de combustible del sedimento y recolectar electricidad por oxidación de compuestos orgánicos a dióxido de carbono y transferir los electrones al ánodo . [1]
Geopsychrobacter electrodiphilus | |
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clasificación cientifica | |
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Especies: | G. electrodiphilus |
Nombre binomial | |
Geopsychrobacter electrodiphilus Holmes y col. 2005 |
En comunidades microbianas , G. electrodiphilus podría ser similar a otras Geobacteraceae . [1] La comunidad puede fermentar materia orgánica compleja , rompiendo así la materia vegetal, por ejemplo; G. electrodiphilus oxidaría entonces los productos de fermentación (especialmente acetato ) a dióxido de carbono , por lo que se reduciría un aceptor de electrones terminal [por ejemplo, óxido de hierro (III) ]. [1] Al menos una cepa (A1 T ) también puede oxidar hidrógeno. [1]
Desde G. electrodiphilus pertenece a la Geobateraceae y puede transferir electrones hacia el exterior, [1] se podría suponer que la transferencia de electrones a un metano producir archaeon podría suceder. Hay otro miembro de Geobacteraceae, bien investigado por su transferencia de electrones entre especies , incluso a un metanógeno . [2]
Descripción
Se aisló Geopsychrobacter electrodiphilus de la superficie de un electrodo ( ánodo ) de una celda de combustible de sedimentos marinos . Los sedimentos provienen de una profundidad de agua de 5 metros ( puerto de Boston , Massachusetts , cerca de la península del Fin del Mundo ). [1]
El nombre "Geopsychrobacter electrodiphilus" significa algo así como "varilla de tierra fría amante de los electrodos" e indica que el microbio proviene de la superficie (tierra, Geo), se enfrenta al frío ( psicro ), tiene forma de varilla ( bacteria ) y fue aislado de electrodos ( electrodi ), que se ha asentado voluntariamente ( philus ). [1]
Se aislaron dos cepas de Geopsychrobacter electrodiphilus (A1 y A2); La cepa A1 se determinó como la cepa tipo (A1 T ; ATCC BAA-880 T ; DSM 16401 T ; JCM 12469) de la especie Geopsychrobacter electrodiphilus y como la cepa tipo del género. [1]
En un estudio sobre el cultivo de comunidades microbianas en lodos , donde es probable que se beneficien los reductores de sulfato, la proporción de Geopsychrobacter disminuyó. [3] Una investigación de la diversidad bacteriana en la salida fría de una columna de agua salada contaminada con óxido de hierro ( Blood Falls , Antártida ) indicó que aproximadamente el 11% de las células son G. electrodiphilus . [4] La pluma se identificó como un "océano" subglacial, donde los procesos biogeoquímicos acoplados debajo del glaciar permiten que los microbios crezcan en aislamiento prolongado, acumulando hierro (II) a pesar de la presencia de un ciclo de azufre activo . [5]
Interacción con ánodos
Holmes y col. 2004 propuso un mecanismo probable para una celda de combustible microbiana especial ( celda de combustible de sedimentos ), para apoyar la energía con la ayuda de G. electrodiphilus y otros microbios de una comunidad en sedimentos marinos; basado en el artículo, [1] este mecanismo imaginario se resume aquí:
- Algunos microbios digieren materia orgánica compleja ( fermentación ) en una parte anaeróbica [b] de la celda de combustible del sedimento cerca de un electrodo de grafito ( ánodo ). G. electrodiphilus crece en la superficie de este electrodo de grafito y oxida los productos de fermentación, por ejemplo, acetato . Normalmente, esos procesos de oxidación producen dióxido de carbono , protones y electrones y cualquier oxidación debe acoplarse a una reducción, debido a los electrones. G. electrodiphilus podría usar un aceptor de electrones terminal , por ejemplo, óxido de hierro (III) poco cristalizado (que se reduciría a magnetita ) cuando esté disponible. En una celda de combustible de sedimentos, G. electrodiphilus tiene contacto directo con el electrodo y puede usarlo como único aceptor de electrones . El electrodo en la parte anaeróbica de la celda de combustible de sedimentos (ánodo) tiene conexión a su contraelectrodo ( cátodo ) en el agua aeróbica [c] suprayacente . Los electrones fluyen desde el ánodo al cátodo en el agua aeróbica suprayacente, donde probablemente reducen el oxígeno .
Para explicar su propuesta para el proceso dentro de la celda de combustible de sedimentos, los autores [1] se refirieron a investigaciones anteriores. [6] [7] [8]
Holmes y col. (2004) no investigó comunidades microbianas o dispositivos técnicos; el objetivo de sus investigaciones era encontrar organismos que transfieran electrones a un electrodo y describirlos. [1] Las cepas de G. electrodiphilus pudieron oxidar acetato, malato , fumarato y citrato con transferencia de electrones a un electrodo colocado a +0,52 V (en referencia a un electrodo de hidrógeno estándar ). [1]
Un punto clave de la recolección de energía usando una celda de combustible de sedimentos parece tender un puente entre el ambiente anaeróbico de G. electrodiphilus y el agua aeróbica; se puede utilizar la diferencia de potenciales redox .
La reducción del óxido de Fe (III) poco cristalino da como resultado la formación de magnetita . [1] Por tanto, es concebible que el efecto oligodinámico en Geopsychrobacter sea bajo y sería posible una aplicación con componentes metálicos dentro de un dispositivo técnico.
Ver también
- Exoelectrogen
Notas
- ^ Un nuevo género y su especie tipo, Geopsychrobacter elctrodipihilus , fueron publicados efectivamente por Holmes et al. [1] y ambos taxones obtuvieron su autoridad cuandose publicó la Lista de validación No. 102 (2005, PMID 15774623 , DOI: 10.1099 / ijs.0.63680-0); ver LPSN : Geopsychrobacter .
- ^ En este contexto, "anaeróbico" es un lugar sin oxígeno . Ver también “ organismo anaeróbico ” / “ organismo aeróbico ”.
- ^ En este contexto, "aeróbico" es un lugar con oxígeno . Ver también “ organismo aeróbico ” / “ organismo anaeróbico ”.
Referencias
- ^ a b c d e f g h yo j k l m n Holmes DE, Nicoll JS, Bond DR, Lovley DR (octubre de 2004). "Papel potencial de un miembro psicrotolerante novedoso de la familia Geobacteraceae, Geopsychrobacter electrodiphilus gen. Nov., Sp. Nov., En la producción de electricidad por una pila de combustible de sedimentos marinos" . Microbiología aplicada y ambiental . 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). "Flujo de electrones y protones para la reducción de dióxido de carbono en Methanosarcina barkeri durante la transferencia directa de electrones entre especies" . Fronteras en microbiología . 9 : 3109. doi : 10.3389 / fmicb.2018.03109 . PMC 6315138 . PMID 30631315 .
- ^ Zeng GQ, Jia XS, Zheng XH, Yang LP, Sun GP (noviembre de 2014). "[Análisis de la variación de la comunidad microbiana en el proceso de domesticación de lodos en un reactor reductor de sulfato]". Huan Jing Ke Xue = Huanjing Kexue . 35 (11): 4244–50. PMID 25639102 .
- ^ Mikucki JA, Priscu JC (junio de 2007). "Diversidad bacteriana asociada con Blood Falls, una salida subglacial del Glaciar Taylor, Antártida" . Microbiología aplicada y ambiental . 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 (abril de 2009). "Un" océano " ferroso subglacial subglacial mantenido microbianamente " ". Ciencia . 324 (5925): 397–400. Código Bibliográfico : 2009Sci ... 324..397M . doi : 10.1126 / science.1167350 . PMID 19372431 . S2CID 44802632 .
- ^ Bond DR, Lovley DR (marzo de 2003). "Producción de electricidad por Geobacter sulfurreducens adherido a electrodos" . Microbiología aplicada y ambiental . 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 (agosto de 2002). "Aprovechamiento de la energía generada por microbios en el fondo marino". Biotecnología de la naturaleza . 20 (8): 821–5. doi : 10.1038 / nbt716 . PMID 12091916 . S2CID 927966 .
- ^ Reimers CE, Tender LM, Fertig S, Wang W (enero de 2001). "Cosecha de energía de la interfaz agua-sedimento marino". Ciencia y tecnología ambientales . 35 (1): 192–5. Código Bibliográfico : 2001EnST ... 35..192R . doi : 10.1021 / es001223s . PMID 11352010 .
Otras lecturas
- Staley JT y col. (1989). Vos P, Garrity G, Jones D, Krieg NR, Ludwig W, Rainey FA, Schleifer KH, Whitman W (eds.). Manual de Bergey de bacteriología sistemática . 3: Los Firmicutes. Baltimore, MD: Williams y Wilkins. págs. 2250–2251.
- Hallenbeck PC, ed. (2011). Tecnologías microbianas en la producción avanzada de biocombustibles . Saltador.
- Zuo Y. Nuevas aplicaciones de materiales electroquímicos y aislamiento de bacterias exoelectrogénicas a partir de pilas de combustible microbianas (MFC) (tesis doctoral). La Universidad Estatal de Pensilvania.
enlaces externos
- LPSN
- "Geopsychrobacter electrodiphilus" en la Enciclopedia de la vida
- Entrada de GUSANOS
- Tipo de cepa de Geopsychrobacter electrodiphilus en Bac Dive - la base de metadatos de diversidad bacteriana