De ce bacteriile villi conduc curentul
Conductivitatea electrică a extinderii proteinei a bacteriei Geobacter sulfurreducens se datorează caracteristicilor subtile ale structurii lor.
De obicei, moleculele de proteine și complexele supermoleculare de proteine nu conduc curent electric. Cu toate acestea, există excepții, iar unul dintre ele - a băut, sau villi, bacteriile Geobacter sulfurreducens. Pili se numesc structuri lungi de proteine care stau pe suprafața celulei bacteriene (ceea ce face ca bacteria să pară destul de păroasă) și să efectueze o varietate de funcții.
Rețeaua de filamente proteice conductive G. sulfurreducens (ilustrare de Anna Klimes și Ernie Carbone, UMass Amherst).
Acum cativa ani, cercetatorii au descoperit ca cilii G. sulfurreducens sunt capabili de a conduce curentul electric - prin pilyam ei lung G. sulfurreducens pompe de electroni la alte bacterii, care trăiesc în comunitate. Conductivitate villi bacteriană a fost comparabilă cu conductivitatea metalelor, transferul curentului are loc la o distanță destul de mare măsurătorile de bacterii (pentru zeci de micrometri), dar a fost complet clar de ce se întâmplă acest lucru - conform modelului vilozități G. sulfurreducens. Nu trebuiau să facă nici un curent.
Enigma a fost rezolvată de personalul Universității din Massachusetts din Amherst, alături de colegii de la Laboratorul Național Brookhaven din cadrul Departamentului de Energie al SUA. Ferăstrele sunt formate din proteina pilinică, multe molecule din care sunt combinate într-un complex lung și dacă încercăm să privim îndeaproape vilii, vom vedea în ele elemente repetate.
Cu ajutorul metodelor de difracție cu raze X, a fost posibil să se constate că filamentele conductive au o trăsătură importantă - în structura lor se repetă un decalaj de 0,32 nm. Și aici este tulpina G. sulfurreducens. al căror consumator a pierdut capacitatea de a conduce un curent, nu a existat o astfel de repetare clearance-ul de 0,32 nanometri de-a lungul lungimii vililor.
În plus, pili neconductori au fost lipsiți de aminoacizi cu grupări chimice aromatice. Se știe că în compușii aromatici (cel mai simplu și cel mai cunoscut dintre care este benzenul din manualul școlar), densitatea electronului este distribuită uniform pe toți atomii care formează inelul; cu alte cuvinte, toți electronii implicați în crearea moleculei sunt, ca atare, răspândiți uniform pe întreaga grupare aromatică.
Odată cu apropierea și suprapunerea orbitalilor electronici a două molecule aromatice, electronii, așa cum ar fi, vor primi în folosință un nou teritoriu, care poate fi accesat relativ fără obstacole. Dacă astfel de inele distanțate strâns se aliniază de la punctul A la punctul B, atunci va exista conductivitate electrică între A și B. Grupurile aromatice se strecoară pe vierus G. sulfurreducens cum ar fi brațele spirale ale unei scări spiralate, aruncând electroni unul la celălalt. Este important doar ca acestea să fie la distanța corectă unul față de celălalt, iar aici cele repetate menționate de 0,32 nm în fibrele conductive ale G. sulfurreducens, aceasta este distanța corectă și există.
Articolul din mBio discută, de asemenea, despre motivul fenomenului cunoscut cu vile conductive - în experimentele anterioare, conductivitatea lor electrică a crescut de aproape 100 de ori cu acidificarea mediului. Sa constatat că, odată cu scăderea pH-10-2 (adică, odată cu creșterea acidității) necesare pentru golurile electrice nm periodice 0,32 în pilyah au devenit mai pronunțate, iar ei încep să conducă curent mai bine.
Atenție, care sunt „bacterii electric“ este de înțeles, pentru că sunt beat - este un gata-nanofire, care pot fi cultivate ieftin și ușor într-un tub de testare și apoi se colectează de la ei niște nanoelectronica. În cazul în care bea geobacterial se dovedesc eficiente, iar în cazul în care găsesc o modalitate de a le îmbunătăți în continuare într-un fel, atunci poate că în viitorul apropiat ne așteptăm pe gadget-uri pe bază de proteine bacteriene.
Citiți și:
