Hvordan 'svampen' lavet af bakterierne Geobacter opsuger uran

Geobacter, en type bakterier, der findes i ferskvands- og jordmiljøer, spiller en rolle i bioremedieringen af ​​uranforurening. Disse bakterier udviser en unik evne til at producere ledende proteinfilamenter kendt som pili, som gør dem i stand til at overføre elektroner til forskellige ekstracellulære materialer, herunder metaloxider og mineraler. Her er hvordan Geobacter-bakterier skaber en "svamp" til at opsuge uran:

Elektronoverførsel:Geobacter-bakterier bruger deres pili til at overføre elektroner til uopløselige uranoxider, såsom urandioxid (UO2). Denne proces skaber et reducerende miljø omkring bakterierne, hvilket fremmer reduktionen af ​​uran til en mere opløselig form.

Uranreduktion:Da Geobacter-bakterier overfører elektroner til uranoxider, reducerer de uran fra en højere oxidationstilstand (+6 i UO2) til en lavere oxidationstilstand (+4 i uran(IV)oxid, UO2). Denne reduktionsproces gør uran mere opløseligt, hvilket letter dets efterfølgende optagelse af bakterierne.

Dannelse af uran nanokrystaller:I nærvær af reduceret uran letter Geobacter bakterier yderligere dannelsen af ​​uran nanokrystaller i deres ekstracellulære polymere stoffer (EPS). Disse EPS er sammensat af forskellige organiske forbindelser, herunder proteiner, polysaccharider og lipider, der fungerer som bindingssteder for uran.

EPS Matrix:EPS produceret af Geobacter bakterier kan binde uran og danne en tæt matrix, hvilket skaber en "svampelignende" struktur, der fanger uranioner. Denne EPS-matrix tjener som et reservoir for uranakkumulering, hvilket gør det muligt for bakterierne at binde betydelige mængder uran fra det omgivende miljø.

Biofilmdannelse:Geobacter-bakterier danner ofte biofilm, som er komplekse fællesskaber af celler, der binder sig til overflader og producerer EPS. Disse biofilm øger Geobacters evne til at interagere med uranholdige mineraler og forbedrer uranbinding.

Ved at anvende disse mekanismer opsuger Geobacter-bakterier effektivt uran gennem elektronoverførsel, uranreduktion, dannelse af uran-nanokrystaller, EPS-binding og biofilmdannelse. Denne bioremedieringsproces tilbyder en naturlig og miljøvenlig tilgang til fjernelse af uran fra forurenede miljøer.