趋磁细菌的电化学活性研究

doi:10.7503/cjcu20150240

高等学校化学学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (9): 1730.doi: 10.7503/cjcu20150240

趋磁细菌的电化学活性研究

吴冉冉¹, 田晓春^1,², 吴慎剑³, 刘源岗³, 姜艳霞², 赵峰¹()

1. 中国科学院城市污染物转化重点实验室, 中国科学院城市环境研究所, 厦门 361021
2. 厦门大学化学化工学院, 厦门 361005
3. 华侨大学化工学院, 厦门 361021

收稿日期:2015-03-26 出版日期:2015-09-10 发布日期:2015-08-21
作者简介:联系人简介: 赵峰, 男, 博士, 研究员, 主要从事生物电化学系统研究. E-mail:fzhao@iue.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21177122, 41471260)资助

Research on the Electrochemical Activity of Magnetospirillum Magneticum AMB-1^†

WU Ranran¹, TIAN Xiaochun^1,², WU Shenjian³, LIU Yuangang³, JIANG Yanxia², ZHAO Feng^1,^*()

1. Key Laboratory of Urban Pollutant Conversion, Institute of Urban Environment,Chinese Academy of Sciences, Xiamen 361021, China
2. College of Chemistry & Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China
3. College of Chemical Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China

Received:2015-03-26 Online:2015-09-10 Published:2015-08-21
Contact: ZHAO Feng E-mail:fzhao@iue.ac.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21177122, 41471260)

摘要/Abstract

摘要：

采用循环伏安和计时电流等电化学手段研究了趋磁细菌(Magnetospirillum magneticum AMB-1)的电化学活性. 通过对比不同培养条件下的循环伏安曲线可知, 培养3 d时的菌体具有较强的电化学活性, 其氧化峰出现在0.1 V处, 还原峰出现在-0.2 V处; 溶解氧能够改变氧化峰的峰电位(0 V), 并形成新的还原峰(-0.3 V); 磁小体的生成则严重抑制趋磁细菌的胞外电子传递过程. 实验结果表明, 磁小体的形成与趋磁细菌的胞外电子传递有关.

关键词: 趋磁细菌, 磁小体, 生物矿化, 电化学活性, 循环伏安法

Abstract:

The electrochemical activity of Magnetospirillum magneticum AMB-1 was investigated using cyclic voltammetry and chronoamperometry. Compared with the cyclic voltammograms in different culture conditions, AMB-1 exhibited a good extracellular electron transfer capability after being cultured for 3 d. The oxidation peak was observed at 0.1 V and reduction peak at -0.2 V. The increase of dissolved oxygen would cause a negative shift in oxidation peak(0 V) and a new reduction peak(-0.3 V) appeared. In addition, the formation of magnetosomes deadly inhibited the extracellular electron transfer of AMB-1. The results indicate that the formation of magnetosomes is concerned with extracellular electron transfer. The study is helpful to understand the mechanisms of biomineralization.

Key words: Magnetospirillum magneticum AMB-1, Magnetosome, Biomineralization, Electrochemical activity, Cyclic voltammetry

中图分类号:

O646

TrendMD:

吴冉冉, 田晓春, 吴慎剑, 刘源岗, 姜艳霞, 赵峰. 趋磁细菌的电化学活性研究. 高等学校化学学报, 2015, 36(9): 1730.

WU Ranran, TIAN Xiaochun, WU Shenjian, LIU Yuangang, JIANG Yanxia, ZHAO Feng. Research on the Electrochemical Activity of Magnetospirillum Magneticum AMB-1^†. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(9): 1730.

图/表 8

Fig.1 TEM images of M. magneticum AMB-1 cells(A) Without Fe resource; (B) with only Fe3+; (C) with only Fe2+; (D) with both Fe3+ and Fe2+.

Fig.2 OD600(A) and Cmag(B) of AMB-1 in different culturing conditions

Fig.3 Cyclic voltammograms of M. magneticum AMB-1 and the ATCC medium(A) and i-t curve of AMB-1 with acetate addition(B)a. PBS+medium; b. AMB-1+PBS+medium.

Fig.4 Cyclic voltammograms of M. magneticum AMB-1 after being cultured for 2 d(a) and 3 d(b)

Fig.5 Cyclic voltammograms of AMB-1 under microaerobic(a) and aerobiotic conditions(b)

Fig.6 Current-time plots of AMB-1 on the general(a) and magnetic(b) GC electrodes(A) and photo of AMB-1 attached to the magnetic GC electrode marked in red cirde(B)

Fig.7 TEM images of M. magneticum AMB-1 cells attached on the magnetic GC(A), outside the magnetic GC(B) and in the solution with the general GC(C)

Fig.8 Cyclic voltammograms of M. magneticum AMB-1 attached on the magnetic GC(a), outside the magnetic GC(b) and in the solution with the general GC(c)

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