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Che cosa sono Nanowires batterico?

Alcuni batteri utilizzano elettricamente le sporgenze conduttive per trasferire gli elettroni per vari scopi. Questi sono conosciuti come nanowires batterici.

Scopo di trasferimento di elettroni

La respirazione è la produzione di energia, che i batteri hanno trovato i numerosi e diversi modi di fare. Molti microrganismi partecipano alla respirazione extracellulare, che comprende il trasferimento di elettroni a o da una sostanza fuori della cella.

Ciò è comune in batteri che si sono evoluti per catturare l'energia proveniente dai metalli quali ferro o manganese ed agisce in tal modo da donazione degli elettroni per diminuire un composto del metallo ed assorbirla in un più solubile, stato più di meno tossico e o più facilmente metabolizzato.

Alcuni batteri che possono fotosintetizzare (cyanobacteria) anche possiedono i nanowires. Sono usati per trasferire gli elettroni dalla cella nelle condizioni di luce intense, cambianti il potenziale elettrico dei batteri e proteggente li dal contenere troppa energia immediatamente e dall'essere nocive.

I batteri adiacenti possono egualmente passare gli elettroni fra uno un altro, anche fra le specie differenti, come accade fra i metallireducens di Geobacter e i sulfurreducens di Geobacter.

In alcune circostanze, questo può costituire una relazione simbiotica, dove la cyanobacteria fornisce gli elettroni in eccesso ad altre specie per mantenere la stuoia microbica in cui sopravvivono a.

Il trasferimento di elettroni egualmente a volte è usato come meccanismo di segnalazione e può contribuire alla costruzione di un biofilm compartecipe dai batteri vicini.

Tipi di Nanowire batterici

I batteri hanno sviluppato una diversa gamma di nanowires nei moduli differenti, di cui ci sono tre tipi principali.

Pili è strutture del tipo di capelli che sporgono dalla superficie di un batterio che è usato comunemente per le funzioni di formazione di aderenza, del movimento e del biofilm.

Alcune specie di batteri, compreso i sulfurreducens di Geobacter e i ferroxidans di Acidithiobacillus, di cui tutt'e due partecipano alla respirazione extracellulare e gli sp. di Synechocystis, che è cyanobacteria d'acqua dolce, utilizzano il loro pili per trasferimento di elettroni.

I flagelli sono lunghi, sottile, frusta come gli annessi che si estendono dall'interno fino l'esterno di un corpo cellulare. Sono usati soprattutto per locomozione e come organo sensoriale. Similmente al pili, parecchie specie di batteri si sono evolute per utilizzare il loro flagello come nanowires.

Uso di alcuni batteri ha esteso le sporgenze della membrana ricoperte di proteine per impegnarsi nel trasferimento di elettroni, quale il oneidensis di Shewanella, che usa l'annesso per diminuire gli ioni del metallo.

Molti tali batteri egualmente possiedono il pili o i flagelli che possono essere implicati o esclusivamente capace di partecipazione al trasferimento di elettroni e le ragioni dietro l'evoluzione di una sporgenza separata della membrana devono ancora completamente essere delucidate.

Meccanismi di trasferimento di elettroni

Parecchi meccanismi di trasferimento di elettroni con il pili, i flagelli o le sporgenze della membrana sono stati supposti, ma il metodo specifico nella maggior parte delle specie di batteri ancora non è stato identificato.

Un tale meccanismo è una conducibilità del tipo di metallo, dove gli orbitali di sovrapposizione del π fra gli atomi permettono che gli elettroni siano divisi liberamente e che scorrono fra gli orbitali.

Geobacter che partecipa al trasferimento di elettroni con il loro pili possiede una catena densamente imballata dei composti aromatici attraverso il centro del pili, tenendo conto il movimento degli elettroni con.

La luppolizzazione dell'elettrone è un secondo metodo di trasferimento di elettroni che utilizza spesso ferro-contenere le proteine del heme.

La luppolizzazione accade quando gli elettroni in uno stato eccitato si muovono verso un elettrone-foro vicino in un atomo adiacente, lasciando un elettrone-foro nell'orbitale che hanno lasciato. Ciò può accadere ripetutamente, tenendo conto il movimento degli elettroni giù una catena delle molecole.

Applicazioni di Nanowires batterico

Le celle di circolazione del tumore (CTC) si rompono a partire da tumous primario e contribuiscono a discernere il tipo di cancro che un paziente ha. Gli sviluppi recenti nella tecnologia del nanowire hanno dimostrato l'abilità dei nanowires fissati ai substrati da fotolitografia standard ed incisione bagnata chimica per catturare e rilasciare CTCs per analizzarle.

Molto l'industriale e le applicazioni commerciali esistono per i batteri che possiedono i nanowires. Il concetto delle pile a combustibile microbiche, che permetterebbero che gli elettroni trasferiscano attraverso il biofilm è stato proposto, similmente alla creazione di bioelettronica che userebbe i batteri di possesso del nanowire alla corrente di trasferimento, anche quando underwater.

Le applicazioni supplementari nel rimedio dei residui come arsenico, cromo e perfino uranio esistono grazie alla capacità dei batteri di ripartire questi metalli attraverso trasferimento di elettroni.

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Last Updated: Oct 5, 2018

Michael Greenwood

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Michael Greenwood

Michael graduated from Manchester Metropolitan University with a B.Sc. in Chemistry in 2014, where he majored in organic, inorganic, physical and analytical chemistry. He is currently completing a Ph.D. on the design and production of gold nanoparticles able to act as multimodal anticancer agents, being both drug delivery platforms and radiation dose enhancers.

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