Odkrycie naukowców z University of East Anglia pokazuje, że białka występujące na powierzchni komórek bakteryjnych mogą wytwarzać na zewnątrz prąd elektryczny poprzez proste przyleganie komórek do powierzchni odpowiedniego minerału. Okazuje się bowiem, że komórka bakterii może, spoczywając bezpośrednio na powierzchni mineralnej lub metalicznej, przenosić ładunki elektryczne poprzez aktywność organelli w postaci błon komórkowych.

Naukowcy, współpracując z zespołem z Pacific Northwest National Laboratory, uzyskali syntetyczny model morskiej bakterii Shewanella oneidensis. Model ten stanowiły aktywne białka błonowe bakterii, zdolne do przekazywania elektronów pomiędzy bakterią a powierzchnią zewnętrzną, zamknięte w modelowych pęcherzykach lipidowych. Konstrukty pęcherzyków z białkami poddano szczegółowym badaniom biofizycznym, które pokazały, jak elektrony wędrują pomiędzy donorem elektronu w komórce a zewnętrznym minerałem zawierającym żelazo.

Udało się w ten sposób stworzyć unikalny system naśladujący przepływ elektronów w błonie komórki bakteryjnej o niesamowitej wręcz szybkości transferu elektronów. Jak przyznają sami naukowcy, znanym był fakt, że bakterie są zdolne do przesyłania energii elektrycznej do metali i minerałów za pomocą specjalnych białek powierzchniowych, jednak nie było żadnych dowodów na to, czy dzieje się to bezpośrednio czy pośrednio, z udziałem nieznanego czynnika środowiskowego.

Wykazano, że białka błonowe bakterii poprzez bezpośredni kontakt z powierzchnią minerału mogą wytwarzać prąd elektryczny w postaci przepływającego ładunku. Jest to pierwszy przypadek rzeczywistego zaobserwowania interakcji pomiędzy komponentami błony komórkowej a powierzchnią substancji znajdującej się na zewnątrz.

Bakterie Shewanella oneidensis wykazują ogromny potencjał aplikacyjny. Można by zastosować je w mikrobiologicznych ogniwach paliwowych, w których energia elektryczna mogłaby powstawać w wyniku procesów biologicznych, na przykład rozkładu związków zawartych w odpadach rolnych. Inna możliwość wykorzystania odkrycia to zastosowanie bakterii jako miniaturowych fabryk. Byłyby one zainstalowane na powierzchni elektrod w układach, gdzie skomplikowane reakcje zachodziłyby wewnątrzkomórkowo, z udziałem energii elektrycznej dostarczanej do komórek za pośrednictwem białek błonowych.

Przeczytaj również:

„Oddychające tlenem” biobaterie

Ewa Sankowska

źródło:

www.sciencedaily.com