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Articulo de referencia

Geopsychrobacter

Geopsychrobacter electrodiphilus es una especie de bacteria, la especie tipo y única especie del género Geopsychrobacter . [ 1 ] and both taxa got their authority when Validatio...

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Geopsychrobacter electrodiphilus es una especie de bacteria, la especie tipo y única especie del género Geopsychrobacter . [ 1 ] [ a ] ​​Es un miembro psicotolerante de su familia , capaz de adherirse a los ánodos de las celdas de combustible de sedimentos y obtener electricidad mediante la oxidación de compuestos orgánicos a dióxido de carbono y la transferencia de electrones al ánodo . [ 2 ]

En las comunidades microbianas , G. electrodiphilus podría ser similar a otras Geobacteraceae . [ 2 ] La comunidad puede fermentar materia orgánica compleja , descomponiendo así la materia vegetal, por ejemplo; G. electrodiphilus oxidaría entonces los productos de la fermentación (especialmente el acetato ) a dióxido de carbono , con lo cual se reduciría un aceptor de electrones terminal [por ejemplo, óxido de hierro(III) ]. [ 2 ] Al menos una cepa (A1 T ) también puede oxidar hidrógeno. [ 2 ]

Dado que G. electrodiphilus pertenece a la familia Geobacteraceae y puede transferir electrones al exterior, [ 2 ] se podría suponer que la transferencia de electrones a una arquea productora de metano podría ocurrir. Existe otro miembro de Geobacteraceae, bien estudiado por su transferencia de electrones entre especies , incluso a un metanógeno . [ 3 ]

Descripción

Geopsychrobacter electrodiphilus fue aislado de la superficie de un electrodo ( ánodo ) de una celda de combustible de sedimento marino . Los sedimentos provienen de una profundidad de agua de 5 metros ( Puerto de Boston , Massachusetts , cerca de la península de World's End ). [ 2 ]

El nombre "Geopsychrobacter electrodiphilus" significa algo así como "vara amante de los electrodos de la tierra fría" e indica que el microbio proviene de la superficie (tierra, Geo), tolera el frío ( psychro ), tiene forma de bacilo ( bacter ) y fue aislado de electrodos ( electrodi ), a los que se ha asentado voluntariamente ( philus ). [ 2 ]

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. [ 2 ] 

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. [ 4 ] Una investigación de la diversidad bacteriana en el flujo frío de una pluma de agua salada contaminada con óxido de hierro ( Blood Falls , Antártida ) indicó que alrededor del 11% de las células eran G. electrodiphilus . [ 5 ] 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 . [ 6 ]

Interacción con los ánodos

Holmes et al. 2004 propusieron un posible mecanismo para una celda de combustible microbiana especial ( celda de combustible de sedimento ), para brindar energía con la ayuda de G. electrodiphilus y otros microbios de una comunidad en sedimentos marinos; basándose en el artículo, [ 2 ] este mecanismo imaginario se resume aquí:

  • Algunos microbios digieren materia orgánica compleja ( fermentación ) en una parte anaeróbica [ b ] de la celda de combustible de sedimentos cerca de un electrodo de grafito ( ánodo ). G. electrodiphilus crece en la superficie de este electrodo de grafito y oxida los productos de la fermentación, por ejemplo, el acetato . Normalmente, estos 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 con su contraelectrodo ( cátodo ) en el agua aeróbica suprayacente [ c ] . Los electrones fluyen del 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 [ 2 ] se refirieron a investigaciones previas. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Holmes et al. (2004) no investigaron comunidades microbianas ni dispositivos técnicos; el objetivo de sus investigaciones fue encontrar organismos que transfirieran electrones a un electrodo y describirlos. [ 2 ] Las cepas de G. electrodiphilus fueron capaces de oxidar acetato, malato , fumarato y citrato con transferencia de electrones a un electrodo polarizado a +0,52 V (en referencia a un electrodo estándar de hidrógeno ). [ 2 ]

Un aspecto clave para obtener energía mediante una pila de combustible de sedimentos parece ser la conexión entre el entorno anaeróbico de G. electrodiphilus y el agua aeróbica; se puede aprovechar la diferencia en los potenciales redox .

La reducción del óxido de Fe(III) poco cristalino da como resultado la formación de magnetita . [ 2 ] Por lo tanto, es concebible que el efecto oligodinámico en Geopsychrobacter sea bajo y que una aplicación con componentes metálicos dentro de un dispositivo técnico sería posible.

Véase también

Notas

  1. ↑ Un nuevo género y su especie tipo, Geopsychrobacter elctrodipihilus , fueron publicados efectivamente por Holmes et al. [ 2 ] y ambos taxones obtuvieron su autoridad cuandose publicó Validationlist No. 102 (2005, PMID 15774623 , DOI:10.1099/ijs.0.63680-0); ver LPSN : Geopsychrobacter . 
  2. ↑ En este contexto, “anaeróbico” es un lugar sin oxígeno . Véase también “ organismo anaeróbico ” / “ organismo aeróbico ”.
  3. ↑ En este contexto, “aeróbico” es un lugar con oxígeno . Véase también “ organismo aeróbico ” / “ organismo anaeróbico ”.

Referencias

  1. ↑ Geopsychrobacter en LPSN ; Parte, Aidan C.; Sardà Carbasse, Joaquim; Meier-Kolthoff, Jan P.; Reimer, Lorenz C.; Göker, Markus (1 de noviembre de 2020). "La lista de nombres procariotas con estatus en la nomenclatura (LPSN) se traslada a la DSMZ" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 70 (11): 5607– 5612. doi : 10.1099/ijsem.0.004332 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Holmes DE, Nicoll JS, Bond DR, Lovley DR (octubre de 2004). "Papel potencial de un nuevo miembro psicotolerante de la familia Geobacteraceae, Geopsychrobacter electrodiphilus gen. nov., sp. nov., en la producción de electricidad mediante una celda de combustible de sedimento marino" . Microbiología Aplicada y Ambiental . 70 (10): 6023– 30. Bibcode : 2004ApEnM..70.6023H . doi : 10.1128/AEM.70.10.6023-6030.2004 . PMC 522133. PMID 15466546 .  
  3. ↑ 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" . Frontiers in Microbiology . 9 : 3109. doi : 10.3389/fmicb.2018.03109 . PMC 6315138. PMID 30631315 .  
  4. ↑ 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 . 
  5. ↑ Mikucki JA, Priscu JC (junio de 2007). "Diversidad bacteriana asociada con Blood Falls, un desagüe subglacial del glaciar Taylor, Antártida" . Applied and Environmental Microbiology . 73 (12): 4029–39 . Bibcode : 2007ApEnM..73.4029M . doi : 10.1128/AEM.01396-06 . PMC 1932727. PMID 17468282 .  
  6. ↑ 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 contemporáneo mantenido microbianamente"". Science . 324 (5925): 397– 400. Bibcode : 2009Sci...324..397M . doi : 10.1126/science.1167350 . PMID 19372431 . S2CID 44802632 .  
  7. ↑ Bond DR, Lovley DR (marzo de 2003). "Producción de electricidad por Geobacter sulfurreducens adherido a electrodos" . Applied and Environmental Microbiology . 69 (3): 1548– 55. Bibcode : 2003ApEnM..69.1548B . doi : 10.1128/AEM.69.3.1548-1555.2003 . PMC 150094. PMID 12620842 .  
  8. ↑ 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 microbianamente en el fondo marino". Nature Biotechnology . 20 (8): 821– 5. doi : 10.1038/nbt716 . PMID 12091916. S2CID 927966 .  
  9. ↑ Reimers CE, Tender LM, Fertig S, Wang W (enero de 2001). "Aprovechamiento de energía de la interfaz sedimento marino-agua". Environmental Science & Technology . 35 (1): 192– 5. Bibcode : 2001EnST...35..192R . doi : 10.1021/es001223s . PMID 11352010 . 

Lecturas adicionales

  • Staley JT, et  al. (1989). Vos P, Garrity G, Jones D, Krieg NR, Ludwig W, Rainey FA, ​​Schleifer KH, Whitman W (eds.). Manual de bacteriología sistemática de Bergey . Vol.  3: Los Firmicutes. Baltimore, MD: Williams and Wilkins. pp. 2250–2251 . 
  • Hallenbeck PC, ed. (2011). Tecnologías microbianas en la producción de biocombustibles avanzados . Springer.
  • Zuo Y. Nuevas aplicaciones de materiales electroquímicos y aislamiento de bacterias exoelectrogénicas de pilas de combustible microbianas (MFC) (tesis doctoral). Universidad Estatal de Pensilvania.
  • LPSN
  • " Geopsychrobacter " . La Enciclopedia de la Vida .
  • Entrada de GUSANOS
  • Cepa tipo de Geopsychrobacter electrodiphilus en Bac Dive – la base de datos de metadatos de diversidad bacteriana