Researchers from the University of

Researchers from the University of East Anglia (UEA) are a step closer to enhancing the generation of clean energy from bacteria.


Related Articles

--------------------------------------------------------------------------------

Mobile phone
Battery (electricity)
Wind power
Electrical conduction
Neuron
Wind turbine


A report published today shows how electrons hop across otherwise electrically insulating areas of bacterial proteins, and that the rate of electrical transfer is dependent on the orientation and proximity of electrically conductive 'stepping stones'.

It is hoped that this natural process can be used to improve 'bio batteries' which could produce energy for portable technology such as mobile phones, tablets and laptops -- powered by human or animal waste.

Many micro-organisms can, unlike humans, survive without oxygen. Some bacteria survive by 'breathing rocks' -- especially minerals of iron. They derive their energy from the combustion of fuel molecules that have been taken into the cell's interior.

A side product of this reaction is a flow of electricity that can be directed across the bacterial outer membrane and delivered to rocks in the natural environment -- or to graphite electrodes in fuel cells.

This means that the bacteria can release electrical charge from inside the cell into the mineral, much like the neutral wire in a household plug.

The research team looked at proteins called 'multi-haem cytochromes' contained in 'rock breathing' bacteria such as species of Shewanella.

Lead researcher Prof Julea Butt, from UEA's School of Chemistry and School of Biological Sciences said: "These bacteria can generate electricity in the right environment.

"We wanted to know more about how the bacterial cells transfer electrical charge -- and particularly how they move electrons from the inside to the outside of a cell over distances of up to tens of nanometres.

"Proteins conduct electricity by positioning metal centres -- known as haems -- to act in a similar way to stepping stones by allowing electrons to hop through an otherwise electrically insulating structure. This research shows that these centres should be considered as discs that the electrons hop across.

"The relative orientation of neighbouring centres, in addition to their proximity, affects the rates that electrons move through the proteins.

"This is an exciting advance in our understanding of how some bacterial species move electrons from the inside to the outside of a cell and helps us understand their behaviour as robust electron transfer modules.

"We hope that understanding how this natural process works will inspire the design of bespoke proteins which will underpin microbial fuel cells for sustainable energy production."

The research was funded by the Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) and performed in collaboration with researchers at University College London, UK and the Pacific Northwest National Laboratory, USA.

'Multi-haem cytochromes in Shewanella oneidensis MR-1: structures, functions and opportunities' is published in the Journal of the Royal Society Interface on November 19, 2014.


--------------------------------------------------------------------------------


Story Source:

The above story is based on materials provided by University of East Anglia. Note: Materials may be edited for content and length.

--------------------------------------------------------------------------------


Journal Reference:
1.M. Breuer, K. M. Rosso, J. Blumberger, J. N. Butt. Multi-haem cytochromes in Shewanella oneidensis MR-1: structures, functions and opportunities. Journal of The Royal Society Interface, 2014; 12 (102): 20141117 DOI: 10.1098/rsif.2014.1117

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยของอีสต์แองเกลีย (วรวัจน์) คือ ขั้นตอนใกล้จะเพิ่มการสร้างพลังงานสะอาดจากแบคทีเรียบทความที่เกี่ยวข้อง--------------------------------------------------------------------------------โทรศัพท์ MobileBattery (ไฟฟ้า)พลังงาน Windการนำ ElectricalNeuronWind กังหันรายงานที่เผยแพร่ในวันนี้แสดงว่าอิเล็กตรอนกระโดดข้ามมิฉะนั้น ไฟฟ้าฉนวนด้านโปรตีนจากแบคทีเรีย และว่าอัตราการถ่ายโอนไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการวางแนวและห้องนำไฟฟ้า 'สเต็ปหิน'หวังว่า กระบวนการธรรมชาตินี้สามารถใช้ในการปรับปรุง 'ชีวภาพแบตเตอรี่' ซึ่งสามารถผลิตพลังงานสำหรับเทคโนโลยีแบบพกพาเช่นโทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต และแล็ป ท็อป - โดยมนุษย์ หรือสัตว์เสียไมโครสิ่งมีชีวิตจำนวนมากสามารถ ซึ่งแตกต่างจากมนุษย์ อยู่รอดไม่ มีออกซิเจน แบคทีเรียบางอย่างอยู่รอด โดย 'หายใจหิน' — โดยเฉพาะอย่างยิ่งแร่ธาตุเหล็ก ที่มาของพลังงานจากการสันดาปโมเลกุลน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีการดำเนินการเป็นการภายในของเซลล์ด้านผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้คือ กระแสไฟฟ้าที่สามารถส่งผ่านเยื่อนอกจากแบคทีเรีย และส่งหินในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ - หรือหุงตแกรไฟต์ในเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งหมายความ ว่า แบคทีเรียที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าจากภายในเซลล์เป็นแร่ มากเช่นลวดกลางในปลั๊กในครัวเรือนทีมวิจัยมองที่โปรตีนที่เรียกว่า 'หลาย haem cytochromes' อยู่ใน 'หินหายใจ' แบคทีเรียเช่นชนิด Shewanellaนักวิจัยนำศาสตราจารย์ Julea ชน จากโรงเรียนเคมีและโรงเรียนวิทยาศาสตร์ชีวภาพของวรวัจน์กล่าวว่า: "แบคทีเรียเหล่านี้สามารถสร้างไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมได้"เราต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่เซลล์แบคทีเรียถ่ายโอนประจุไฟฟ้า - และโดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีพวกเขาย้ายอิเล็กตรอนจากภายในด้านนอกของเซลล์ผ่านระยะทางถึงสิบ nanometres"โปรตีนทำไฟฟ้าโดยศูนย์โลหะ - เรียกว่า haems - เพื่อทำหน้าที่ในการเดินหมาก โดยทำให้อิเล็กตรอนกระโดดผ่านมิฉะนั้นการไฟฟ้าฉนวนโครงสร้าง งานวิจัยนี้แสดงว่า ศูนย์นี้ควรเป็นดิสก์ที่อิเล็กตรอนกระโดดข้าม"การวางแนวศูนย์เพื่อน นอกจากความใกล้ชิด ญาติส่งผลกระทบต่อราคาที่อิเล็กตรอนย้ายโปรตีน"นี้ก้าวหน้าตื่นเต้นในความเข้าใจของเราว่าบางชนิดแบคทีเรียย้ายอิเล็กตรอนจากด้านในด้านนอกของเซลล์ และช่วยให้เราเข้าใจพฤติกรรมของพวกเขาเป็นโมดูลโอนอิเล็กตรอนที่แข็งแกร่ง"เราหวังว่า เข้าใจวิธีการทำงานของกระบวนการธรรมชาตินี้จะสร้างแรงบันดาลใจการออกแบบของโปรตีนจิบซึ่งจะหนุนฟอร์ดที่มีจุลินทรีย์เซลล์เชื้อเพลิงสำหรับผลิตพลังงานอย่างยั่งยืน"วิจัยได้รับการสนับสนุนโดยเทคโนโลยีชีวภาพชีวภาพวิทยาศาสตร์วิจัยสภา (BBSRC) และดำเนินการร่วมกับนักวิจัยในมหาวิทยาลัยวิทยาลัยลอนดอน สหราชอาณาจักร และห้อง ปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ ประเทศสหรัฐอเมริกา' Cytochromes haem หลายใน Shewanella oneidensis นาย 1: โครงสร้าง ฟังก์ชัน และโอกาสได้เผยแพร่ในสมุดรายวันของอินเทอร์เฟซสังคมรอยัลบน 19 พฤศจิกายน 2014--------------------------------------------------------------------------------ต้นเรื่อง:เรื่องราวข้างต้นขึ้นอยู่กับวัสดุที่จัดโดยมหาวิทยาลัยของอีสต์แองเกลีย หมายเหตุ: อาจมีแก้ไขวัสดุสำหรับเนื้อหาและความยาว--------------------------------------------------------------------------------สมุดรายวันอ้างอิง:1.M. Breuer คุณ M. Rosso, J. Blumberger, J. N. ก้น หลาย haem cytochromes ใน Shewanella oneidensis นาย 1: โครงสร้าง ฟังก์ชัน และโอกาส สมุดรายวันของอินเทอร์เฟซราชสมาคมแห่งลอนดอน 2014 12 (102): ดอย 20141117: 10.1098/rsif.2014.1117

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอีสต์แองเกลีย ( uea ) เป็นขั้นตอนที่ใกล้ชิดกับการเสริมสร้างการสร้างพลังงานสะอาดจากแบคทีเรีย บทความ







-------------------------------------------------------------------------------- โทรศัพท์มือถือแบตเตอรี่ ( ไฟฟ้า )
ลม

เซลล์ประสาทการนำไฟฟ้ากังหันลม



รายงานที่เผยแพร่ในวันนี้แสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนที่กระโดดข้ามมิฉะนั้นไฟฟ้าฉนวนพื้นที่ของโปรตีนจากแบคทีเรีย และอัตราการถ่ายโอนไฟฟ้าขึ้นอยู่กับทิศทางและความใกล้ชิดของกระแสไฟฟ้า electrically ' เหยียบหินนะ

'ก็หวังว่ากระบวนการธรรมชาติ นี้สามารถใช้เพื่อปรับปรุง ' แบตเตอรี่ ' ไบโอเทคโนโลยีซึ่งสามารถผลิตพลังงานแบบพกพา เช่น โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ตและแล็ปท็อป -- พลังงานจากของเสียของมนุษย์หรือสัตว์ .

จุลินทรีย์หลายชนิดสามารถแตกต่างจากมนุษย์รอดได้โดยปราศจากออกซิเจน แบคทีเรียบางชนิดรอด ' หายใจ ' -- โดยเฉพาะอย่างยิ่งหินแร่เหล็กพวกเขาได้รับพลังงานจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่ถูกถ่ายลงในภายในของเซลล์

ด้านผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้ คือ การไหลของกระแสไฟฟ้าที่สามารถกำกับผ่านเมมเบรนชั้นนอกแบคทีเรียและส่งมอบให้กับหินในธรรมชาติ -- หรือแกรไฟต์ electrodes ในเซลล์เชื้อเพลิง

ซึ่งหมายความ ว่า แบคทีเรียสามารถปล่อยประจุไฟฟ้าจากภายในเซลล์เป็นแร่ เหมือนลวดที่เป็นกลางในครัวเรือนเสียบ

ทีมวิจัยมองโปรตีนที่เรียกว่า ' แฮม ' ' ไซโตโครมหลายที่มีอยู่ในหินหายใจแบคทีเรียเช่นชนิดของ shewanella . นักวิจัยนำ

ศ julea จาก uea ก้น โรงเรียนเคมีและโรงเรียนวิทยาศาสตร์ชีววิทยากล่าวว่า :" แบคทีเรียเหล่านี้สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม .

" เราต้องการทราบเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเซลล์แบคทีเรียการถ่ายโอนประจุไฟฟ้า -- และโดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการที่พวกเขาย้ายอิเล็กตรอนจากภายในสู่ภายนอกเซลล์มากกว่าระยะทางถึง 10 นาโนเมตร .

" โปรตีนเนินไฟฟ้าโดยศูนย์โลหะตำแหน่ง -- ที่รู้จักกันเป็น haems -- การกระทำในทางที่คล้ายกับหินก้าวโดยให้อิเล็กตรอนจะกระโดดผ่านมิฉะนั้นไฟฟ้าฉนวนโครงสร้าง งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าศูนย์เหล่านี้ควรพิจารณาเป็นแผ่นดิสก์ที่อิเล็กตรอนที่กระโดดข้าม

" ปฐมนิเทศสัมพันธ์ศูนย์ใกล้เคียง นอกจากความใกล้ชิดของพวกเขามีผลต่ออัตราที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านโปรตีน

" นี่เป็นล่วงหน้าที่น่าตื่นเต้นในความเข้าใจของวิธีการบางชนิดของแบคทีเรียย้ายอิเล็กตรอนจากภายในสู่ภายนอกของเซลล์ และช่วยให้เราเข้าใจพฤติกรรมของพวกเขาเป็นที่แข็งแกร่งอิเล็กตรอนโอน

โดย" เราหวังว่าความเข้าใจวิธีการทำงานกระบวนการธรรมชาตินี้จะสร้างแรงบันดาลใจการออกแบบ bespoke โปรตีนซึ่งจะหนุนเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์เพื่อการผลิตพลังงานที่ยั่งยืน . "

การวิจัยได้รับทุนสนับสนุนจากสภาวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพและวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ( bbsrc ) และดำเนินการในความร่วมมือกับนักวิจัยของมหาวิทยาลัยคอลเลจ ลอนดอนสหราชอาณาจักรและห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ , USA

'multi-haem ไซโตโครมใน shewanella oneidensis mr-1 : โครงสร้าง หน้าที่ และโอกาส " ตีพิมพ์ในวารสารของราชสมาคมในอินเตอร์เฟซที่พฤศจิกายน 19 , 2014 --------------------------------------------------------------------------------







เรื่องราวที่มาเรื่องราวข้างต้นจะขึ้นอยู่กับวัสดุที่จัดโดยมหาวิทยาลัยอีสต์แองเกลีย . หมายเหตุ : วัสดุอาจจะแก้ไขเนื้อหาและความยาว .




-------------------------------------------------------------------------------- วารสารอ้างอิง :
1 M . K . เอ็มบรอยเออร์ , Rosso , เจ blumberger เจ เอ็น ก้น หลาย shewanella แฮ้มไซโตโครมใน oneidensis mr-1 : โครงสร้าง หน้าที่ และโอกาสวารสารของสมาคมติดต่อ 2014 ; 12 ( 102 ) 20141117 ดอย : 10.1098/rsif.2014.1117