قياس تأثير النظائر الحركية على نقل الإلكترون الميكروبي باستخدام أكسيد الديوتيريوم

الملخص

المصدر: Tokunou، Y.، et al، الكشف الكهروكيميائي عن تأثير نظائر الديوتيريوم الحركية على نقل الإلكترون خارج الخلية في Shewanella oneidensis MR-1. J. Vis. خبرة. (2018)

يوضح هذا الفيديو طريقة كهروكيميائية للخلية الكاملة لتقييم كيفية تأثير نقل البروتون على نقل الإلكترون خارج الخلية (EET) في البكتيريا النشطة كهربائيا. من خلال استبدال البروتونات بالديوتيرونات باستخدام أكسيد الديوتيريوم ، تقيس الطريقة التغيرات في التيار للكشف عن تأثير النظائر الحركية ، مما يسلط الضوء على دور حركة البروتون في تنظيم تدفق الإلكترون.

البروتوكول

1. إضافة ماء الديوتيريوم لقياس KIE في عملية EET (الشكل 1)
   1. تأكد من أن الإنتاج الحالي من غشاء حيوي أحادي الطبقة من Shewanella oneidensis MR-1 مستقر ولا يزداد بسرعة. إذا زاد التيار بشكل حاد ، فانتظر حتى يستقر التيار في غضون زيادة بنسبة 5٪ على مدى 10 دقائق.إضافة وسطاء إلكترونين متحركين مثل 100 ميكرومتر أنثراكينون-1-سلفونات (α-AQS).
      ملاحظه: تم تأكيد تكوين غشاء حيوي أحادي الطبقة على قطب كهربائي أكسيد القصدير المشدر بالإنديوم (ITO) دون تلوث السلالات الميكروبية الأخرى من خلال تسلسل الحمض النووي الريبي وصورة مجهرية إلكترونية ماسحة للأغشية الحيوية على قطب ITO. لتأكيد حد المعدل من خلال عملية EET ، راقب تأثير إضافة وسطاء إلكترونين متحركين مثل 100 ميكرومتر أنثراكينون-1-سلفونات (α-AQS).
   2. أضف 40 ميكرولتر من نقص الأكسجين 50٪ (v / v) D₂O إلى المفاعل الكهروكيميائي باستخدام حقنة بحيث يكون التركيز 0.5٪ (v / v) D₂O في المفاعل.
      ملاحظه: لمنع تلف الأغشية الحيوية عن طريق إضافة D₂O ، قم بحقن D₂O بإسقاط.
   3. انتظر حتى يستقر التيار ثم أضف D₂O حتى 4.0٪ (v / v).
      ملاحظه: للحصول على قيمة KIE (نسبة الإنتاج الحالي في وجود D₂O و H₂O) ، تحقق من تأثير نفس حجم إضافة H₂O على الإنتاج الحالي.

النتائج

الشكل 1: تأثير إضافة D₂O على الإنتاج الحالي من غشاء حيوي أحادي الطبقة من S. oneidensis MR-1. الوقت مقابل الإنتاج الحالي للغشاء الحيوي أحادي الطبقة من S. oneidensis MR-1 في نظام كهروكيميائي يحتوي على 10 ملي مولار لاكتات

المواد