هر موجود زنده ای نیاز به انرژی دارد. این در مورد میکروارگانیسم ها نیز صدق می کند. انرژی اغلب در سلول ها با تنفس، یعنی با سوزاندن ترکیبات آلی - به عبارت دیگر، غذا تولید می شود. در طی این فرآیند، الکترون‌هایی آزاد می‌شوند که میکروارگانیسم‌ها باید از شر آنها خلاص شوند. در غیاب اکسیژن، میکروارگانیسم ها می توانند از روش های دیگری برای انجام این کار استفاده کنند، از جمله انتقال الکترون ها به مواد معدنی خارج از سلول.
درجه کاهش به طور قابل توجهی متفاوت است
در خاک ها یا رسوبات بدون اکسیژن، اکسیدهای آهن نقش اصلی را به عنوان پذیرنده الکترون های آزاد شده ایفا می کنند. اما چگونه الکترون ها از تنفس در سلول ها به اکسیدهای آهنی که خارج از سلول هستند می رسند؟ برای این فرآیند، میکروارگانیسم‌ها می‌توانند از مولکول‌های خاصی استفاده کنند که دو الکترون را در سطح سلول دریافت می‌کنند و سپس آنها را به عنوان بار به اکسیدهای آهن منتقل می‌کنند. در آنجا، دو الکترون از تاکسی خارج می شوند و آهن فریک در اکسیدها را به شکل دو ظرفیتی آن کاهش می دهند. سپس تاکسی برای انتقال الکترون های بیشتری آزاد است.
این شاتل های الکترونیکی خارج سلولی (EES) برای مدت طولانی شناخته شده بودند. با این حال، تا کنون هرگز مشخص نشده است که چرا اثربخشی آنها تا این حد به ساختار و شرایط محیطی آنها وابسته است - و چرا نرخ کاهش اکسید آهن با چندین مرتبه بزرگی متفاوت است. تمام تلاش‌ها برای توضیح تفاوت‌های عظیم در کارایی بر اساس پارامترهای شناخته شده مانند pH یا دما تاکنون شکست خورده‌اند.
الکترون ها باید به صورت جداگانه در نظر گرفته شوند
مطالعه ای توسط محققان Eawag و ETH Zurich که به تازگی در مجله منتشر شده است PNAS نشان می دهد که چگونه تفاوت در کارایی EES را می توان با یک پیوند منفرد و خطاناپذیر توضیح داد. مرت ائپلی، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «در رابطه خود، همانطور که تاکنون انجام شده است، به میانگین انرژی دو الکترون منتقل شده توجه نکردیم، بلکه به سطح انرژی فردی هر الکترون نگاه کردیم.
شیمیدان محیط زیست Eawag توماس هافستتر می گوید: «به نظر می رسد که انتقال اولین الکترون از سیستم قدرت به اکسید آهن اغلب قطعاً از انتقال الکترون دوم کمتر است. محققان نشان داده اند که تفاوت انرژی بین اولین الکترون منتقل شده از سیستم قدرت به اکسید آهن، میزان کاهش آهن را تعیین می کند.
با استفاده از این مفهوم، می توان تفاوت راندمان بین سیستم های قدرت مختلف، حتی در محدوده pH قابل توجه و همچنین بین دو اکسید آهن مختلف را توضیح داد. مایکل ساندر از ETH زوریخ این فرآیند را با قیاس توضیح می‌دهد: «در بسیاری از شرایط، الکترون اول خیلی مایل به ترک تاکسی EES نیست، اما به اصطلاح توسط الکترون دوم از صندلی عقب رانده می‌شود. "
انتقال الکترون با کمک نور UV قابل مشاهده می شود
نویسندگان این مطالعه برای دستیابی به یافته های خود، نه تنها آزمایش های خود را ابداع کردند و داده های به دست آمده را جمع آوری کردند، بلکه نتایج مطالعات قبلی را نیز ادغام کردند. برای آزمایش‌ها در آزمایشگاه‌های Eawag و ETH، محققان از مولکول‌های طبیعی و مصنوعی EES استفاده کردند و دو اکسید آهن (III) به طور گسترده در دسترس را مطالعه کردند. سرعت انتقال الکترون از سیستم قدرت به اکسید آهن و در نتیجه راندمان انتقال الکترون را می توان با نور UV قابل مشاهده کرد. این نور بسته به اینکه با دو الکترون در حال حرکت هستند یا بدون آن، توسط EES متفاوت جذب می شود.
کوچک اما تعیین کننده
این مطالعه تنها یک مرحله کوچک در تنفس میکروبی را توصیف می کند، اما اگرچه کوچک است، اما برای بسیاری از فرآیندها حیاتی است. اکنون که تنفس بی هوازی فازهای معدنی با کمک EES در یک سطح کلی درک شده است، مقایسه بین تحقیقات و سیستم ها می تواند آسان تر شود. بنابراین، خواندن این مقاله برای هر کسی که با میکروارگانیسم‌های غیرهوازی تنفسی و متابولیسم کربن آنها کار می‌کند، ضروری است. اگرچه این مرحله ممکن است کوچک به نظر برسد، اما هنوز هم برای درک فرآیندهای بیوژئوشیمیایی جهانی بسیار مهم است - مانند تجزیه بی هوازی مواد آلی در ذوب خاک های قطب شمال، فرآیندی که در آن مقادیر زیادی CO حیاتی از نظر آب و هوا2 آزاد می شوند.
ارائه شده توسط موسسه فدرال علوم و فناوری آبزیان سوئیس
نقل قول: Study of Electronic Transport Shuttles in Microorganisms (2022، 12 ژانویه)، بازیابی شده در 12 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-electron-shuttles-microorganisms.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- چگونه یانکی' MLB پیش نویس فرایند متاثر از coronavirus
- باربری بلوار تعاون - اتوبار بلوار تعاون - 20% تخفیف - 44440426
- مغلوب ساختن پیشی جستن حملات خود CDC دانشمندان بیش از چگونه به بازگشایی مدارس با خیال راحت
- متس فروش: دور اول مناقصه مهلت اینجا
- هیدرولیک چیست و مهمترین قطعات آن، انواع سیال و معرفی پرکاردبردترین قطعات در صنعت
- پانزده کارمندان سابق واشنگتن تیم NFL ادعا آزار و اذیت جنسی در محل کار در هر گزارش
- درجه حرارت بالاتر از میانگین با وجود La Nina: سازمان ملل متحد
- خاویر مککیننی بیش از آماده برای این غول چالش
- حاشیه: 'بهترین' مغلوب ساختن پیشی جستن مصاحبه هنوز ؟ رادیو فردا میزبان Chris Wallace تشویق — و همچنین لعنتی — برای خود کباب رئیس جمهور
- Market Extra: What does a stratospheric rally for gold mean for the stock market?