電纜細菌是多細胞絲狀細菌,它們利用內部導電纖維將電子從缺氧沉積層內的供體在厘米距離內傳輸到表面的氧氣。
近日,奧胡斯大學Lars Peter Nielsen,Alexander Kuhn提出了一個有趣的觀察結果,即提取的電纜細菌周質導電纖維(電纜細菌骨架,CBS)催化氧氣和水的相互轉化。
文章要點
1)首次證明 CBS 既可以用作經典的電化學工作電極,也可以集成到封閉的雙極電化學裝置中,從而充當生物雙極電極。傳統和定制設計的電化學系統都表明 CBS 發生特定的氧依賴性催化作用。它們催化 ORR 的功能是不依賴于膜結合蛋白的生物氧還原的一個例子。
2)更重要的是,CBS 通過 OER 產生氧氣的能力表明 CBS 的催化位點可能是雙向的,類似于其他生物系統的討論。 研究人員可以證明觀察到的范圍由氧梯度驅動的 CBS 的電流與先前報告的活電纜細菌的值非常吻合。該結果在自然沉積物環境中也有意義,其中電纜細菌將自身定位在缺氧界面,因此能夠利用氧濃度梯度的化學能進行 ORR 和 OER。明顯的雙向性可能是活電纜細菌中證明的非常有效的 ORR 還原的結果,因為這樣的 ORR 催化劑可能以相反模式工作,純粹是通過具有較低的 ORR 活化能,如 w以及開放教育資源 (OER)。
3)值得注意的是,許多微生物已被證明可以在黑暗中在細胞內產生分子氧。這項研究的結果為全球圖景增添了另一個證據,即電纜細菌是非常有效的生物導體,具有奇特且獨特的特征,特別是在其催化功能方面。
參考文獻
Leonid Dige, et al, Cable Bacteria Skeletons as Catalytically Active Electrodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312647
DOI: 10.1002/anie.202312647
https://doi.org/10.1002/anie.202312647