Kinetik und Mechanismus der mineralischen Atmung: Eisen‐Häme synchronisieren die Geschwindigkeit des Elektronentransfers

Abstract

Anaerobe Mikroorganismen der Geobacter Gattung sind wichtige Elektronenquellen für die Synthese von Nanopartikeln, für die Biosanierung von verschmutztem Wasser und für Brennstoffzellen. Im Atmungsprozess dieser Spezies werden Elektronen von den Eisen‐Hämen der c‐Cytochrome aus der inneren Zellmembran zu den extrazellulären Metallionen geleitet, die an der äusseren Zellmembran gebunden sind. Die Elektronenproduktion und der Elektronenfluss erfolgten mit 5×105 e s−1 pro G. sulfurreducens. Die Mikroorganismen können die Geschwindigkeit des Elektronenflusses durch Erhöhung des Fe2+/Fe3+ Verhältnisses in den Multihäm‐Cytochromen erhöhen, wenn sich die Aktivität oder die Konzentration des extrazellulären Oxidationsmittels verringert. Dieser Mechanismus erlaubt es, dass die Atmung auch bei wechselnden Umweltbedingungen unverändert bleibt. Diese Homöostase ist eine notwendige Bedingung für lebende Systeme und macht G. sulfurreducens Mikroorganismen zu einer vielseitigen Elektronenquelle.