电化学联用技术研究微生物的胞外电子传递机制

胞外电子传递(EET)是指氧化还原反应所产生的电子在微生物细胞内和细胞外的电子受体/电子供体之间互相转移的过程,这一过程伴随着能量和物质的转化。阐明EET机制是提高微生物能量和物质转化效率的基础,为元素的生物地球化学循环、金属防腐以及生物电化学系统的应用等提供理论支撑。电化学技术作为研究电极/溶液界面电子转移的简便、有效方法,在研究微生物的直接电子传递和间接电子传递机制中发挥了重要的作用,也促进了EET机制的研究从宏观层面到微观层面不断深入。本文综述了研究微生物EET机制所涉及的电化学联用技术(包括微电极、扫描电化学显微镜、电化学联用光学显微镜和光谱电化学等);详细介绍了这些电化学联用技术的功能和优势;重点阐述了这些电化学联用技术如何推动着EET机制的研究,从宏观的生物膜层面到微观的单个微生物细胞、蛋白和分子层面不断深入;展望了新的电化学联用技术在EET研究领域的应用前景。国家重点研发计划项目项目(No.2017YFA0206500);;国家自然科学基金项目(No.21777155,21773198,U1705253,21621091)资助~

DFT理论探讨银电极表面吸附吡啶和水分子的表面增强拉曼光谱

本文利用密度泛函方法计算了吡啶和水分子分别吸附于粗糙银电极表面的拉曼光谱强度。结果表明,在不发生共振拉曼散射情况下,拉曼强度随电极表面负电荷量的增加而显著增大。理论预测与实验结果一致

扫描电化学显微镜用于研究生物膜微环境的电子传递

生物电化学系统(BESs)的核心是生物膜在电极/溶液界面的电子传递反应,研究生物膜微区环境中的电子传递有助于阐明微生物的胞外电子传递(EET)机制,从而有针对性地提高BESs中的电子转移效率。微生物的EET机制包括直接电子传递和间接电子传递,由于生物膜组成复杂,含有多种分泌物、胞外聚合物等,常规电化学方法只能从生物膜宏观层面研究EET机制,无法有效区分这两种电子传递途径的贡献。本文采用电化学循环伏安方法研究了电子穿梭体二茂铁甲醇(FcMeOH)与希瓦氏菌(Shewanella)相互作用的界面过程;基于扫描电化学显微技术构建了穿透模式,通过微电极介导FcMeOH与Shewanella反应,收集仅来自间接电子传递途径产生的电流,同时测定了Shewanella在电极/溶液界面的氧化还原性质和空间分布。本论文将电化学扫描探针显微技术应用于EET的研究,从物理化学角度揭示微生物在代谢过程中与外界的电子传输机制。国家重点研发计划项目(2017YFA0206500);;国家自然科学基金(21777155,21773198,U1705253,21621091)资助~

氮氧化物净化催化剂

一种用于工业废气，特别是硝酸厂尾气中氮氧化物净化的催化剂以分子筛和Ａｌ2Ｏ3混合物作为载体、铁、铜、钒和／或微量铂元素为活性组分，使用这种催化剂在３０，０００－８０，０００时-1空速下，２２０－２５０℃范围内ＮＨ3／ＮＯx为０．９－１．２时可高效净化ＮＯx（含２０００－１０００ｐｐｍＮＯx气体可净化到２００ｐｐｍ以下），该催化剂含有金属铂后可使反应温度降至２００℃左右，且ＮＯx转化率可以９８％，此外催化剂无毒，氨耗低、寿命长。带填

Research on the Electrochemical Activity of Magnetospirillum Magneticum AMB-1

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.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.国家自然科学基金(批准号:21177122;41471260)资助~

白菜种子萌发的热抑制现象及其与细胞壁降解酶的关系

为了探讨白菜种子萌发热抑制的机制,以新收获的白菜种子为材料,研究了种子萌发对不同温度的响应,后熟、冷层积和植物激素处理对种子萌发的作用,以及种子萌发和不同处理与细胞壁降解酶之间的关系。结果表明,当萌发温度≥20℃时,种子的萌发率显著降低,热抑制的种子不表现次生休眠。后熟、层积和GA3处理能有效地降低种子萌发的热抑制;相反,ABA处理则增强种子萌发的热抑制。种子萌发过程中内切–β–甘露聚糖酶、β–甘露糖苷酶和α–半乳糖苷酶的活性增加。与新收获的种子相比,后熟、层积和GA3处理增加上述3种酶的活性;ABA处理增加内切–β–甘露聚糖酶的活性,但不影响β–甘露糖苷酶和α–半乳糖苷酶的活性。在不同温度下吸胀48 h的种子的内切–β–甘露聚糖酶和α–半乳糖苷酶的活性变化与随后种子的萌发没有直接关系。说明新收获的白菜种子具有明显的萌发热抑制,这种特性能被后熟、层积和GA3处理以增强细胞壁降解酶活性的方式有效地解除