Iron-corroding bakterier vist seg å ha enzymer som gjør at de kan trekke ut elektroner fra ekstracellulære faste stoffer

Calling All Cars: True Confessions / The Criminal Returns / One Pound Note (Juli 2019).

Anonim

Et forskersteam ledet av NIMS og RIKEN har oppdaget at sulfatreduserende bakterier som er ansvarlige for anaerob jernstøy i petroleumsrørledninger, etc. har en gruppe celleoverflateenzymer som gjør det mulig for dem å direkte ekstrahere elektroner fra ekstracellulære faste stoffer. Nåværende antikorrosjonsmetoder innebærer bruk av antibakterielle midler som dræner et bredt spekter av bakterier. Deres funn kan lette utviklingen av mer effektive og miljøvennlige anti-biokorrosjonsmetoder; for eksempel formulering av kjemikalier som effektivt kan hemme bakterie enzymer identifisert i denne undersøkelsen.

Anaerob jernskorrosjon i petroleumsrørledninger forårsaker alvorlige industrielle feil, som for eksempel oljelekkasje. Det er derfor viktig å identifisere årsakene til anaerob korrosjon og effektivt forhindre dem. Sulfatreduserende bakterier som produserer etsende hydrogensulfid ved å oksidere oppløselige elektrondonorer, som organiske stoffer og hydrogen, har blitt vurdert som årsak til anaerob korrosjon. Imidlertid forblir det ukjent hvorfor korrosjon fortsetter å fortsette selv etter at jernoverflater var dekket med de oppbygde jernsulfidkrustene som beskytter jernoverflaten fra hydrogensulfid. I 2004 ble flere sulfatreduserende bakterier isolert med jern som eneste energikilde, og hypotetisert for å kunne direkte elektronutvinning fra jern gjennom elektrisk ledende av jernsulfidskorpen, forårsaker vedvarende anaerob korrosjon. Imidlertid har elektronopptaksmidler som overflate-redoks enzymer ikke blitt identifisert i disse bakteriene, og etterlater hvordan de ekstraherer elektroner fra ukjente faste stoffer.

Forskningsgruppen analyserte nøye cellemembranene av en korrosiv sulfatreduserende bakterie som vokser med metalljern som den eneste elektronkilden, og oppdaget en gruppe membran enzymer (dvs. ytre membran (OM) cytokromer, som er vist på bildet som de mørke flekker på celleoverflaten og nanotråden). Teamet bekreftet at elektroner ble fjernet fra en indium-tinn-dopet oksidelektrode bare da disse enzymer ble uttrykt. Disse resultatene gir sterkt bevis som støtter at denne sulfatreduserende bakterien kan akselerere jernkorrosjon ved direkte elektronopptak fra jern. I tillegg søkte laget ubiquityen av de nyoppdagede enzymer i proteindatabasene og fant at aminosyresekvensene var vidt konserverte av forskjellige svovelmetaboliserende bakterier som bor i dyphavs-sedimenter og forskjellig fra de som tidligere ble identifisert i jernreduserende bakterier, derfor sannsynligvis dannet en ny kappe av ytre membran cytokromer.

I fremtidige studier planlegger teamet å utvikle anti-biokorrosjonsteknikker som er i stand til å selektivt og effektivt deaktivere korrosive sulfatreduserende bakterier til lave kostnader på en miljøvennlig måte ved å designe kjemikalier som hemmer elektronopptaket av de nevnte membran enzymer. Resultatene av denne undersøkelsen indikerte også første gang at bakterier som bor i havsedimentet - et stort sett ukjent økosystem - kan trekke ut elektroner direkte fra faste stoffer. Disse resultatene kan lette utviklingen av teknikker for å dyrke ukjente bakterier.

menu
menu