Electron Hopping Enables Rapid Electron Transfer between Quinone-/Hydroquinone-Containing Organic Molecules in Microbial Iron(III) Mineral Reduction

对苯二酚 化学 电子转移 扩散 氧化还原 反应速率常数 电子供体 光化学 电子传输链 分析化学(期刊) 分子 无机化学 动力学 有机化学 催化作用 生物化学 物理 量子力学 热力学
作者
Yuge Bai,Tianran Sun,Largus T. Angenent,Stefan B. Haderlein,Andreas Kappler
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:54 (17): 10646-10653 被引量:70
标识
DOI:10.1021/acs.est.0c02521
摘要

The mechanism of long-distance electron transfer via redox-active particulate natural organic matter (NOM) is still unclear, especially considering its aggregated nature and the resulting low diffusivity of its quinone- and hydroquinone-containing molecules. Here we conducted microbial iron(III) mineral reduction experiments in which anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS, a widely used analogue for quinone- and hydroquinone-containing molecules in NOM) was immobilized in agar to achieve a spatial separation between the iron-reducing bacteria and ferrihydrite mineral. Immobilizing AQDS in agar also limited its diffusion, which resembled electron-transfer behavior of quinone- and hydroquinone-containing molecules in particulate NOM. We found that, although the diffusion coefficient of the immobilized AQDS/AH2QDS was 10 times lower in agar than in water, the iron(III) mineral reduction rate (1.60 ± 0.28 mmol L-1 Fe(II) d-1) was still comparable in both media, indicating the existence of another mechanism that accelerated the electron transfer under low diffusive conditions. We found the correlation between the heterogeneous electron-transfer rate constant (10-3 cm s-1) and the diffusion coefficient (10-7 cm2 s-1) fitting well with the "diffusion-electron hopping" model, suggesting that electron transfer via the immobilized AQDS/AH2QDS couple was accomplished through a combination of diffusion and electron hopping. Electron hopping increased the diffusion concentration gradient up to 106-fold, which largely promoted the overall electron-transfer rate during microbial iron(III) mineral reduction. Our results are helpful to explain the electron-transfer mechanisms in particulate NOM.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
科研通AI6.2应助袁凯旋采纳,获得30
1秒前
清欢完成签到 ,获得积分10
1秒前
浮曳发布了新的文献求助10
2秒前
Dean完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI6.1应助花楹采纳,获得30
4秒前
科研通AI6.2应助向阳而生采纳,获得10
4秒前
自由的M完成签到 ,获得积分10
4秒前
伍志伟完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
WANG完成签到,获得积分10
7秒前
欣喜柚子完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
彭于晏应助浮曳采纳,获得10
10秒前
11秒前
搜集达人应助摩西采纳,获得20
11秒前
11秒前
WANG发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
14秒前
14秒前
XuHT完成签到,获得积分10
14秒前
纳兰嫣然完成签到,获得积分10
15秒前
泷生发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
不挤牙膏发布了新的文献求助10
17秒前
英姑应助霍则风采纳,获得30
17秒前
17秒前
金三火完成签到 ,获得积分10
18秒前
陈哥发布了新的文献求助10
18秒前
20秒前
20秒前
科研通AI6.2应助甜橙子采纳,获得10
20秒前
21秒前
21秒前
22秒前
22秒前
22秒前
ps发布了新的文献求助20
23秒前
yangyangYoung完成签到,获得积分10
23秒前
梁京发布了新的文献求助10
24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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
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 6517976
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8310856
关于积分的说明 17766953
捐赠科研通 5620056
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926154
邀请新用户注册赠送积分活动 1902941
关于科研通互助平台的介绍 1763888