Батареи будущего будут питаться микробами
Университет Восточной Англии добился прогресса в микробной технологии топливных элементов. Команде исследователей удалось обнаружить молекулярную структуру, позволяющую бактериям передавать электрический заряд.
Результаты экспериментов открывают двери для дальнейших изысканий, способных повысить эффективность микробных топливных элементов, зачастую называемых биологическими батареями.
Бактерии Shewanella oneidensis изучались методом рентгеновской кристаллографии, чтобы понять природу белков, ответственных за передачу электронов. Искомый механизм передачи, как ожидается, будет использован в разработке новых методов соединения бактериальных клеток с электродами. Ученые в восхищении от понимания тех процессов, которые стимулируют движение электронов изнутри бактериальной клетки наружу. Определение точной молекулярной структуры ответственных за это белков является решающим шагом к эксплуатации микроорганизмов в качестве будущих источников электричества.
Некоторые разновидности бактерий способны утилизировать внеклеточные минеральные формы железа и марганца в качестве дыхательных акцепторов электронов. Этот процесс в бактериях Shewanella oneidensis вовлекает гемопротеины (цитохромы), расположенные на поверхности бактериальной клетки в конце передаточного канала «электрон — внешняя мембрана». Поверхностные цитохромы потенциально способны играть множественные роли в посреднической передаче электронов напрямую в нерастворимый их сток, катализируя обмен электронами с транспортом флавинов или участвуя во внешнеклеточном межцитохромном обмене электронами вдоль «нанотрубочных» ответвлений. Удалось определить кристаллическую структуру одного из искомых цитохромов, и эта структура обеспечивает понимание на молекулярном уровне того, как нерастворимый субстрат (минералы), растворимый субстрат (флавины) и окислительно-восстановительные партнеры цитохрома взаимодействуют между собой в различных терминальных местах трехвильчатой цепочки переноса электронов на поверхность клетки.
© СОТОВИК