2016年10月(yue)02日訊(xun) 日前(qian)，一(yi)(yi)項刊登于國際雜志Nature Reviews Microbiology上的(de)(de)綜述(shu)文(wen)(wen)章指出(chu)，一(yi)(yi)些(xie)在(zai)土(tu)壤、水體以及(ji)地下沉積物(wu)中(zhong)富集的(de)(de)礦物(wu)質(zhi)能(neng)夠(gou)通過供給電子(zi)或(huo)將其儲存為“環境電池”來支(zhi)持微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)生(sheng)長，一(yi)(yi)些(xie)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)能(neng)夠(gou)從來自細(xi)胞(bao)壁(bi)外(wai)部和礦物(wu)質(zhi)相(xiang)關(guan)的(de)(de)金屬衍生(sheng)出(chu)化(hua)(hua)學(xue)能(neng)量，但在(zai)很(hen)多(duo)時候，微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)細(xi)胞(bao)并(bing)不能(neng)使得礦物(wu)質(zhi)滲(shen)透進入，或(huo)者說(shuo)這(zhe)些(xie)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)并(bing)不具有導(dao)電性。由于這(zhe)些(xie)屏障的(de)(de)存在(zai)，一(yi)(yi)些(xie)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)就(jiu)(jiu)會開始進化(hua)(hua)出(chu)特殊(shu)的(de)(de)策略(lve)來同細(xi)胞(bao)外(wai)的(de)(de)礦物(wu)質(zhi)交換(huan)電子(zi)，本(ben)文(wen)(wen)中(zhong)研(yan)究者就(jiu)(jiu)闡明了如何理解這(zhe)種機(ji)制來促進細(xi)胞(bao)所(suo)需電子(zi)的(de)(de)交換(huan)。
具有胞外電子轉移(yi)能力的(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)或(huo)許(xu)在(zai)環境可持續的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)技術(shu)應(ying)用領(ling)域上(shang)具有一定潛力，一些生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)除污(wu)技術(shu)就(jiu)能夠利用這些微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)來(lai)降解土壤、地下水和沉淀物(wu)(wu)(wu)(wu)中的(de)污(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)，而且(qie)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)采礦領(ling)域也能夠利用微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)來(lai)替代一些諸如(ru)過熱(re)或(huo)毒(du)性(xing)化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)提取方法(fa)，從而以一種(zhong)低污(wu)染高效的(de)方法(fa)從低級別的(de)礦石中提取出(chu)目標元素。熟(shu)練礦物(wu)(wu)(wu)(wu)質電子轉移(yi)的(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)或(huo)許(xu)還能在(zai)很多領(ling)域中有較廣泛的(de)應(ying)用，比如(ru)催(cui)化(hua)、半(ban)導體制造、低能量微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)染料(liao)、癌癥療法(fa)、清潔生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)能源的(de)開發和利用等。
微生(sheng)物(wu)(wu)的(de)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)被膜含有(you)(you)胞(bao)質(zhi)膜，其(qi)是細(xi)(xi)(xi)胞(bao)隔(ge)離(li)外(wai)界環(huan)境的(de)主要屏障，同時胞(bao)質(zhi)膜還(huan)是必(bi)要的(de)微生(sheng)物(wu)(wu)能量產生(sheng)的(de)關鍵(jian)電子轉移的(de)鏈條，但通常其(qi)包含有(you)(you)外(wai)部的(de)結(jie)構元件，這些(xie)結(jie)構元件能夠使得(de)微生(sheng)物(wu)(wu)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)具有(you)(you)電子非(fei)導體型并(bing)且不能使得(de)礦物(wu)(wu)質(zhi)滲入細(xi)(xi)(xi)胞(bao)中(zhong)，微生(sheng)物(wu)(wu)的(de)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)外(wai)電子轉移通過利用(yong)一系列用(yong)作電子交(jiao)換(huan)的(de)特殊(shu)進化機制來克服細(xi)(xi)(xi)胞(bao)的(de)屏障，這些(xie)相(xiang)同的(de)策略也表明，具有(you)(you)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)外(wai)電子轉移能力的(de)微生(sheng)物(wu)(wu)或(huo)許(xu)能夠潛在(zai)用(yong)作生(sheng)物(wu)(wu)技術應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。
這項研究(jiu)中(zhong)，研究(jiu)者總(zong)結了(le)過去十年以來的(de)(de)(de)一些實(shi)(shi)質(zhi)性(xing)進展，對于(yu)理解(jie)微生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)外電(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)的(de)(de)(de)機制或(huo)(huo)許非常重要(yao)。研究(jiu)者在(zai)文章中(zhong)總(zong)結的(de)(de)(de)內容如下：1）在(zai)四種模式微生(sheng)物(wu)中(zhong)有代表性(xing)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)通路的(de)(de)(de)分子(zi)(zi)識別和功能(neng)特(te)性(xing)描述；2）微生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)中(zhong)發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)反應；3）電(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)通絡或(huo)(huo)許具(ju)有雙向性(xing)，而且利用納米線(xian)或(huo)(huo)多細(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)“電(dian)纜細(xi)菌”就能(neng)夠(gou)(gou)實(shi)(shi)現不(bu)同微生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)間的(de)(de)(de)直接電(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)，甚(shen)至在(zai)不(bu)同種的(de)(de)(de)細(xi)菌都能(neng)夠(gou)(gou)實(shi)(shi)現電(dian)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)；4）礦物(wu)質(zhi)能(neng)夠(gou)(gou)扮演電(dian)子(zi)(zi)導體(ti)或(huo)(huo)者電(dian)池。
與此同時，研究者還在文章中討論了(le)知識的差距，其(qi)中包(bao)括理(li)解(jie)內(nei)部的電子轉(zhuan)移機制，如何(he)在原子分辨力水(shui)下捕(bu)獲(huo)活性蛋白的分子結構，以(yi)及(ji)納(na)米線(xian)和(he)“電纜細菌”如何(he)發(fa)揮作用。
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