A bioelectrochemical approach to characterize extracellular electron transfer by Synechocystis sp. PCC6803.
A bioelectrochemical approach to characterize extracellular electron transfer by Synechocystis sp. PCC6803.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0091484
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Jones AK
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cereda A;Hitchcock A;Symes MD;Cronin L;Bibby TS;Jones AK
生物光伏装置利用微生物燃料电池阳极上的光合生物来产生电能。尽管一系列的蓝藻和藻类已经被证明可以在多种结构的设备中产生光电流，但对光养生物细胞外电子转移的机制理解仍然很少。在这里，我们描述了一种无介质的生物电化学装置，用于测量浮游生长的蓝藻，synnechocystis sp. PCC6803的发电输出。测量了光依赖性电流的产生，其大小显示与微生物细胞浓度和光强度成比例。缺乏光系统II的聚囊藻突变体的生物电化学表征最终表明，大部分光电流的产生需要一个功能性的水分裂装置，电子可能最终来自水。这表明该装置具有快速定量表征转基因菌株光电流产生的潜力，这种方法可用于未来研究，以描述蓝藻细胞外电子传递的机制。
Biophotovoltaic devices employ photosynthetic organisms at the anode of a microbial fuel cell to generate electrical power. Although a range of cyanobacteria and algae have been shown to generate photocurrent in devices of a multitude of architectures, mechanistic understanding of extracellular electron transfer by phototrophs remains minimal. Here we describe a mediatorless bioelectrochemical device to measure the electrogenic output of a planktonically grown cyanobacterium, Synechocystis sp. PCC6803. Light dependent production of current is measured, and its magnitude is shown to scale with microbial cell concentration and light intensity. Bioelectrochemical characterization of a Synechocystis mutant lacking Photosystem II demonstrates conclusively that production of the majority of photocurrent requires a functional water splitting aparatus and electrons are likely ultimately derived from water. This shows the potential of the device to rapidly and quantitatively characterize photocurrent production by genetically modified strains, an approach that can be used in future studies to delineate the mechanisms of cyanobacterial extracellular electron transport.
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