Redox potential as a master variable controlling pathways of metal reduction by Geobacter sulfurreducens

硫化地杆菌 氧化还原 电子受体 电子转移 电子传输链 生物 生物物理学 代谢途径 氧化剂 生物化学 化学 无机化学 光化学 新陈代谢 生物膜 细菌 有机化学 遗传学
作者
Caleb E. Levar,Colleen Hoffman,Aubrey J. Dunshee,Brandy M. Toner,Daniel R. Bond
出处
期刊:The ISME Journal [Springer Nature]
卷期号:11 (3): 741-752 被引量:136
标识
DOI:10.1038/ismej.2016.146
摘要

Geobacter sulfurreducens uses at least two different pathways to transport electrons out of the inner membrane quinone pool before reducing acceptors beyond the outer membrane. When growing on electrodes poised at oxidizing potentials, the CbcL-dependent pathway operates at or below redox potentials of -0.10 V vs the standard hydrogen electrode, whereas the ImcH-dependent pathway operates only above this value. Here, we provide evidence that G. sulfurreducens also requires different electron transfer proteins for reduction of a wide range of Fe(III)- and Mn(IV)-(oxyhydr)oxides, and must transition from a high- to low-potential pathway during reduction of commonly studied soluble and insoluble metal electron acceptors. Freshly precipitated Fe(III)-(oxyhydr)oxides could not be reduced by mutants lacking the high-potential pathway. Aging these minerals by autoclaving did not change their powder X-ray diffraction pattern, but restored reduction by mutants lacking the high-potential pathway. Mutants lacking the low-potential, CbcL-dependent pathway had higher growth yields with both soluble and insoluble Fe(III). Together, these data suggest that the ImcH-dependent pathway exists to harvest additional energy when conditions permit, and CbcL switches on to allow respiration closer to thermodynamic equilibrium conditions. With evidence of multiple pathways within a single organism, the study of extracellular respiration should consider not only the crystal structure or solubility of a mineral electron acceptor, but rather the redox potential, as this variable determines the energetic reward affecting reduction rates, extents, and final microbial growth yields in the environment.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
天天发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI6.4应助笙箫采纳,获得80
2秒前
畅快厉发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
搞怪藏今发布了新的文献求助10
2秒前
77发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
4秒前
云淡风轻完成签到,获得积分10
4秒前
高兴薯片完成签到 ,获得积分10
5秒前
852应助G1234采纳,获得10
5秒前
5秒前
花玥鹿完成签到,获得积分10
5秒前
思源应助njseu采纳,获得10
6秒前
三三发布了新的文献求助10
7秒前
lian发布了新的文献求助10
7秒前
harriet chen发布了新的文献求助10
7秒前
AA完成签到,获得积分10
7秒前
zp发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
Akim应助彩虹绵绵冰采纳,获得20
10秒前
11秒前
文艺的访云完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
cece发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14秒前
灵渊发布了新的文献求助10
14秒前
程贝完成签到,获得积分10
14秒前
jilly完成签到,获得积分20
14秒前
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6439362
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8253285
关于积分的说明 17565949
捐赠科研通 5497498
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2899260
邀请新用户注册赠送积分活动 1876059
关于科研通互助平台的介绍 1716631