Elektrische Bakterien könnten für Bio-Batterie verwendet werden

In ein wichtiger Schritt in Richtung der Schaffung von "Bio-Batterien" zeigt eine neue Studie, wie Bakterien Strom produzieren, wenn Proteine in ihren Zellmembranen in Kontakt mit einer mineralischen Oberfläche.

Wissenschaftler haben seit einiger Zeit bekannt, die eine Familie von Meeresbakterien bekannt als Shewanella Oneidensis, gefunden in Tiefsee-Sedimenten und Böden, elektrische Ströme, wenn Schwermetalle wie Eisen und Mangan ausgesetzt erstellen können.

In einer Studie veröffentlicht heute (25 März) in der Zeitschrift Proceedings der nationalen Akademie der Wissenschaften, Forscher zeigen, dass diese Proteine Elektronen durch eine Membran mit einer Rate schnell genug Fähre können um die Energie zu produzieren, die Bakterien zum Überleben brauchen.

So wie Menschen atmen Sauerstoff und es verwenden, um Energie zu erzeugen, Shewanella Bakterien nutzen Sie Mineralien wie Eisenoxid für Atmung, Co-Autor Liang Shi, Mikrobiologe am Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington, zu studieren, sagte LiveScience. Die Bakterien sind dafür bekannt, einen Strom zu produzieren durch pendelt Elektronen in ihren Zellmembranen, "aber wie dieser Elektronentransfer von Bakterien auf mineralischen auftritt ist nicht gut verstanden," sagte Shi.

Es gibt zwei Möglichkeiten für das, wie es geschieht: die Membranproteine gegebenenfalls Elektronen übertragen, direkt auf die mineralische Oberfläche oder die Proteine können anderen Molekülen Elektronen über die Zellmembran tragen dazu.

Um zu zeigen wie Membranproteine in diese Bakterien erzeugen einen elektrischen Strom, erstellt die Forscher eine bubblelike Struktur der fetthaltigen Molekülen besetzt mit dieser Proteine, die der Bakterien Zellmembran nachgeahmt. Es ist viel einfacher, diese Bläschen als echte bakterielle Zellen untersuchen, die mit anderen Strukturen gedrängt werden, sagte Shi. Die Experimente wurden auch in einer sauerstofffreien Umgebung laufen, da Sauerstoff die chemischen Reaktionen beeinflussen kann.

Die Bläschen enthalten einen Elektron Spender auf der Innenseite und ein Eisen-haltige Mineral auf der Außenseite ausgesetzt waren. Die Forscher Maßen die Geschwindigkeit des elektrischen Stroms, der durch die Membran entwickelt.

Die Geschwindigkeit dieser Strömung war sehr schnell – schnell genug, zu behaupten, die Bakterien nutzen diesen Mechanismus, um ihre elektrische Ströme in der Natur zu erstellen.

"Unsere Untersuchungen zeigen, dass diese Proteine direkt""die mineralische Oberfläche berühren und einen elektrischen Strom erzeugen, d.h. es ist möglich, dass die Bakterien auf der Oberfläche eines Metalls oder Mineral liegen und leitend durch ihre Zellmembranen können", sagte Studienleiter Tom Clarke, Biologe an der University of East Anglia in Großbritannien, in einer Erklärung.

Zu verstehen, wie diese Bakterien aktivieren konnten Wissenschaftler, Bio-Batterien zu entwickeln, die Energie für Sensoren in remote-Umgebungen, z. B. speichern könnte. Umgekehrt, der umgekehrte Vorgang – Strom in die Bakterien setzen — könnte verwendet werden, um die Bakterien produzieren nützliche Materialien zu machen.

Bio-Batterien sind bereits entwickelt, Shi sagte, obwohl nicht als Teil dieser Forschung. Die nächste Frage ist, wie diese Elektronen transportiert Proteine passen in das gesamte System, nicht nur innerhalb der Labor-Bläschen, sagte er.

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