Roles of semiconductive minerals in metabolic activity of microorganisms

半导体矿物质在微生物代谢活动中的作用

• 批准号: 21750186
• 负责人: NAKAMURA Ryuhei
• 金额: $ 3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21750186/
• 关键词: 半導体; エネルギー; 電気化学; 微生物; 複合材料; 鉄還元微生物; ブラックスモーカー; 微生物燃料電池; 硫化鉄; チムニー; 酵素燃料電池; Shewanella; 酸化鉄

To examine the roles of semiconductive minerals in the respiratory activity of microorganisms, we cultured the dissimilatory metal-reducing bacterium, Shewanella loihica PV-4, in an electrochemical cell and examined the influence of cell surface-associated Fe-oxide nanocolloids on the extracellular electron-transfer efficiency. The respiratory current was greatly improved (over 50 fold) when α-Fe_2O_3 were supplemented into the cell cultures. In vivo electrochemical studies have revealed that electrons injected from the cells to the conduction band of colloids to move long distances from cell surfaces without the use or requirement of soluble electron shuttles. This finding suggests the microbial ability to exploit semiconductive minerals for transporting and sharing electrons in anaerobic environments.

为了研究铁矿物在微生物呼吸活动中的作用，我们在电化学电池中培养了异化金属还原菌Shewanella loihica PV-4，并研究了细胞表面相关的铁氧化物纳米胶体对细胞外电子传递效率的影响。在细胞培养液中添加α-Fe_2O_3后，呼吸电流增加50倍以上。体内电化学研究已经揭示，从细胞注入到胶体的导带的电子从细胞表面长距离移动，而不使用或需要可溶性电子穿梭。这一发现表明，微生物能够在厌氧环境中利用矿物来运输和分享电子。

项目成果

Biological Iron-Monosulfide Production for Efficient Electricity Harvesting from a Deep-Sea Metal-Reducing Bacterium

• DOI: 10.1002/cbic.200900775
• 发表时间: 2010-03-22
• 期刊: CHEMBIOCHEM
• 影响因子: 3.2
• 作者: Nakamura, Ryuhei;Okamoto, Akihiro;Hashimoto, Kazuhito
• 通讯作者: Hashimoto, Kazuhito

Self-Constructed Electrically Conductive Bacterial Networks

• DOI: 10.1002/anie.200804750
• 发表时间: 2009-01-01
• 期刊: ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
• 影响因子: 16.6
• 作者: Nakamura, Ryuhei;Kai, Fumiyoshi;Hashimoto, Kazuhito
• 通讯作者: Hashimoto, Kazuhito

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主页等

バクテリアと半導体鉱物材料-深海底における電流生態系の可能性

细菌和半导体矿物材料-深海海底电流生态系统的可能性

• 发表时间: 2010
• 作者: Akira Ikezaki;Mikio Nakamura;飯森俊文・内藤俊雄・太田信廣;サクセナサリカ・三好大輔・杉本直己;中村龍平
• 通讯作者: 中村龍平

Electrical Current Generation across a Black Smoker Chimney

• DOI: 10.1002/anie.201003311
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
• 影响因子: 16.6
• 作者: Nakamura, Ryuhei;Takashima, Toshihiro;Hashimoto, Kazuhito
• 通讯作者: Hashimoto, Kazuhito