Geothrix Fermentans
| Geothrix Fermentans | |
|---|---|
| |
Научная классификация 
| |
| Домен: | Бактерии |
| Филум: | Acobobacteriot |
| Сорт: | Голофаг |
| Заказ: | Голофагалы |
| Семья: | Holophagaceae |
| Род: | Geothrix Coates et al. 1999 [ 1 ] |
| Разновидность: | Г. Ферментаны
|
| Биномиальное название | |
| Geothrix Fermentans Coates et al. 1999 [ 1 ]
| |
Geothrix Fermentans -это анаэробная бактерия в форме стержня. Он имеет диаметр около 0,1 мкм и длиной 2-3 мкм. [ 2 ] Расположение клеток происходит по отдельности и в цепях. Ферментаны Geothrix обычно можно найти в водных отложениях, таких как в водоносных горизонах. Как анаэробный хеморганотроф, этот организм наиболее известен своей способностью использовать электронные акцепторы Fe (III), а также другие высоко потенциальные металлы. Он также использует широкий диапазон субстратов в качестве доноров электронов. Исследования по сокращению металлов G. Fermentans способствовали большему пониманию геохимического велосипеда металлов в окружающей среде. [ 3 ]
История таксономии
[ редактировать ]Geothrix Fermentans была выделена из загрязненных металлами вод водоносного горизонта в 1999 году Джоном Д. Коутсом из Университета Южного Иллинойса и других из Университета Массачусетса . Новый штамм был изначально назван «штамм H-5 Т ". [ 1 ] После классификации метаболизма и подтверждения наличия и количества цитохромов C-типа Coates et al. предположил, что новый организм принадлежит недавно распознанной (1991) Halophoga - Acidobacterium phylum. Coates et al. Также предложил новое название для организма: « Geothrix »- греческий для волос, похожей на клетку, которая исходит от земли и « ферментов »- латынь для «ферментации». [ 1 ]
Филогения
[ редактировать ]Подходы, основанные на сравнении последовательностей генов 16S рРНК, позволили для подробного анализа принадлежности многих бактериальных групп. Филогенетическая принадлежность геотрис -ферментов, а также других почвенных бактерий, таких как Acidobacterium capsulatum и Holophoga foetida, не были установлены во время их первоначальной изоляции. [ 4 ] Более поздний анализ данных 16S рРНК показал умеренное сходство между этими тремя родами, подтверждающими вероятность того, что они могут отличаться от общего предка. [ 4 ]
| |||||||||||||
Биология
[ редактировать ]Geothrix Fermentans -это строгая анаэроба в форме стержня [ 1 ] Это можно найти в водных почвах в зоне восстановления Fe (III). [ 5 ] В качестве строгого анаэроба Г. Ферментаны не могут расти в присутствии атмосферного кислорода, который может присутствовать в экологической нише, из которой он был изолирован. Geothrix Fermentans не образует споры и не мотильна. [ 2 ] [ 1 ] Этот организм является одной из немногих пресноводных, обрабатываемых бактерий, которые демонстрируют дыхание металла с использованием оксида Fe (III). [ 3 ] [ 1 ] Оптимальная температура для роста составляет 35 ° C с диапазоном от 25 ° C до 40 ° C. [ 2 ] [ 1 ] Эта бактерия преимущественно использует ацетат органической кислоты в качестве донора электронов, но в ней могут использовать несколько других органических кислот для роста, таких как пропионат и лактат. В дополнение к органическим кислотам G. Fermentans могут использовать жирные кислоты, такие как пальмитат, используя Fe (III) в качестве акцептора единственного электрона. [ 1 ] G. Ферментаны также могут расти, используя другие формы железа и металлов, таких как марганцерист, но он показывает предпочтение производным железа или железа. Использование альтернативных акцепторов электронов этим организмом зависит от присутствующего донора электронов. [ 1 ] Например, он будет использовать нитрат (№ 3 ) и Mn (IV) в качестве альтернативных акцепторов электронов, когда лактат используется в качестве донора электронов. [ 1 ]
G. Fermentans , хотя он имеет аналогичные процессы сокращения, как и другой DIRB, отображает метаболические характеристики, которые отличают его от других редукторов железа. В процессе дыхания этот организм способен к полному окислению ранее упомянутых органических кислот в CO 2 с использованием Fe (III), тогда как другие смягченные железоми виды семейств Shewanella или Ferrimonas , например, окисляют одни и те же органические кислоты не полностью к ацетату. [ 1 ] Кроме того, в отличие от большинства других DIRB, G. Fermentans не может использовать элементарную серу в качестве акцептора электрона, характерную, которую он разделяет с DIRB из рода Geobacter . [ 1 ]
Fermentans Geothrix также может использовать ферментацию , как следует из его названия, для окисления субстратов для производства энергии. Этот организм демонстрировал способность ферментативно выращивать на органических кислотах, таких как фумарат и цитрат, дающий ацетат и сукцинат в качестве продуктов ферментации. [ 1 ]
Металлическое дыхание
[ редактировать ]Дыхание металлов является общим термином в микробиологии, которая описывает способность определенных бактерий использовать молекулы, содержащие металлы, такие как железо, марганцерие или другие в качестве акцепторов электронов в цепи транспорта электронов для получения аденозин трифосфат (АТФ). Бактерия G. Ферментаны выполняют определенный тип дыхания металлов, называемый диссимиляционным оксидом Fe (III) оксидом (оксида железа). Этот организм, а также виды из семейств Shewanella и Geobacteraceae , которые включают в себя роды, такие как Geovibrio и DesulfuroMonas, обычно называются микробиологией, так как «диссимиляционные бактерии для восстановления железа» или «Dirb». [ 1 ] Хотя эти семейства и G. Ферментаны являются филогенетически отделены и различны, они часто могут быть сгруппированы вместе на основе этого общего механизма снижения Fe (III).
Чтобы интегрировать Fe (iii) в их дыхание, определенный DIRB должен быть способен растворивать оксид Fe (III), молекулу, которая в значительной степени нерастворима ни в чем, кроме минеральных кислот. [ 6 ] Существует два предложенных механизма, с помощью которых это может быть выполнено бактериями, которые нуждаются в нерастворимом оксиде Fe (III). Первым механизмом является растворение путем прямого контакта с бактериальной клеткой, которая используется в большинстве форм бактериального метаболизма. Второй механизм включает в себя использование соединений (электроно-стройных соединений), выделенных из бактериальной клетки, которые, в свою очередь, переносят электроны из клетки в молекулу оксида Fe (III), вызывая ее растворение. [ 5 ] Использование электронов-стрижки не является необычным в микробном мире, но G. Fermentans является первым DIR [ 5 ] Хотя этот организм является первым примером такого бесконтактного метаболизма оксида Fe (III) бактериями, снижающими железо, маловероятно, ожидая дальнейших исследований, что это единственный пример при принятии огромного количества неизвестных бактерий, которые все еще обнаруженный.
Производство электричества
[ редактировать ]Небольшие количества электроэнергии производятся G. ферментами во время дыхания посредством потока электронов, облегчаемых эндогенными соединениями с электронами. Электричество может генерироваться в «микробных топливных элементах», которые используют этот поток электронов из бактериальной клетки в анод. [ 7 ] Преимущество G. Fermentans , имея возможность уменьшить Fe (III) с расстояния в естественной обстановке, не приводит к преимуществу в микробных топливных элементах. После того, как электроны были перенесены из шатт -соединения в анод, соединение может свободно диффундировать в ячейку, но большие расстояния могут привести к потере соединения в окружающей среде. [ 7 ] Возможность потерь соединений в сочетании с большим количеством энергии, необходимой для производства этих соединений, не составляет эффективного выхода электроэнергии по сравнению с теми DIRB, которые требуют прямого контакта с акцептором электрона. [ 7 ] Бактерии, такие как Geobacter Sulfurreducens , которые находятся в прямом контакте с электродами, показали более высокие общие выходные данные в нескольких исследованиях, но G. Fermentans обладает механизмом, который может покрыть потерянные земли. [ 7 ] [ 8 ] Секстрируя количества неопознанного электронного челнока вокруг ячейки, накопление соединения с течением времени в среде усиливает перенос электрона и помогает предотвратить потерю соединения и электронов. [ 8 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м не а Коутс, Джон Д.; Эллис, Дебра; Гау, Кэтрин; Прекрасный, Дерек (октябрь 1999). « Geothrix Fermentans Gen. Nov., Sp. Nov., Новая бактерия, уменьшающая Fe (III) из водонепроницаемого водоносного горизонта» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 49 (4): 1615–1622. doi : 10.1099/00207713-49-4-1615 . PMID 10555343 .
- ^ Jump up to: а беременный в Kyrpides, Nikos (23 сентября 2011 г.). " Geothrix Fermentans DSM 14018" . Доу совместного института генома . Получено 26 октября 2012 года .
- ^ Jump up to: а беременный Лю, Джоанн К.; Мехта-Колте, Миша; Бонд, Даниэль Р. «Экспрессия и очистка GXCA, цитохрома C -типа, вовлеченного в дыхание металлов бактерий геотрисфлментов » (PDF) . Университет Миннесоты. Архивировано из оригинала (PDF) 21 сентября 2013 года . Получено 25 октября 2012 года .
- ^ Jump up to: а беременный Ludwig, W.; Бауэр, Ш; Bauer, M.; Help, i.; Кирххоф, Г.; Schulze, R.; Хубер, я.; Весна, с.; Hartmann, A. & Schleifer, KH (август 1997 г.). «Обнаружение и идентификация in situ представителей широко распределенного нового бактериального филома» . Письма микробиологии FEMS . 153 (1): 181–190. doi : 10.1111/j.1574-6968.1997.tb10480.x . PMID 9252585 .
- ^ Jump up to: а беременный в Прекрасный, доктор; Невин, КП (май 2002). «Механизмы доступа к нерастворимому оксиду Fe (III) во время снижения диссимиляционного Fe (iii) с помощью ферментов геотрикс » . Прикладная и экологическая микробиология . 68 (5): 2294–2299. doi : 10.1128/aem.68.5.2294-2299.2002 . PMC 127553 . PMID 11976100 .
- ^ FAO/WHO Expert Committe of Food добавителей (2008). «FAO JECFA Monographs 5: Комбинированный сборник пищевых аддитивных спецификаций» (PDF) . Железные оксиды . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Организации Объединенных Наций. Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 года . Получено 23 ноября 2012 года .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Прекрасный, доктор; Nevin, KP (2008). «Производство электроэнергии с помощью электрическихгенов» (PDF) . Биоэнергетика . ASM Press. С. 295–306 . Получено 11 апреля 2018 года .
- ^ Jump up to: а беременный Бонд, д -р; Прекрасный, доктор (апрель 2005 г.). «Свидетельство о вовлечении электронного шаттла в производство электричества ферментами Geothrix» . Прикладная и экологическая микробиология . 71 (4): 2186–2189. doi : 10.1128/aem.71.4.2186-2189.2005 . PMC 1082548 . PMID 15812057 .