电缆细菌是多细胞丝状细菌,它们利用内部导电纤维将电子从缺氧沉积层内的供体在厘米距离内传输到表面的氧气。
近日,奥胡斯大学Lars Peter Nielsen,Alexander Kuhn提出了一个有趣的观察结果,即提取的电缆细菌周质导电纤维(电缆细菌骨架,CBS)催化氧气和水的相互转化。
文章要点
1)首次证明 CBS 既可以用作经典的电化学工作电极,也可以集成到封闭的双极电化学装置中,从而充当生物双极电极。传统和定制设计的电化学系统都表明 CBS 发生特定的氧依赖性催化作用。它们催化 ORR 的功能是不依赖于膜结合蛋白的生物氧还原的一个例子。
2)更重要的是,CBS 通过 OER 产生氧气的能力表明 CBS 的催化位点可能是双向的,类似于其他生物系统的讨论。 研究人员可以证明观察到的范围由氧梯度驱动的 CBS 的电流与先前报告的活电缆细菌的值非常吻合。该结果在自然沉积物环境中也有意义,其中电缆细菌将自身定位在缺氧界面,因此能够利用氧浓度梯度的化学能进行 ORR 和 OER。明显的双向性可能是活电缆细菌中证明的非常有效的 ORR 还原的结果,因为这样的 ORR 催化剂可能以相反模式工作,纯粹是通过具有较低的 ORR 活化能,如 w以及开放教育资源 (OER)。
3)值得注意的是,许多微生物已被证明可以在黑暗中在细胞内产生分子氧。这项研究的结果为全球图景增添了另一个证据,即电缆细菌是非常有效的生物导体,具有奇特且独特的特征,特别是在其催化功能方面。
参考文献
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