Misurazione dell'effetto cinetico dell'isotopo sul trasporto microbico di elettroni utilizzando l'ossido di deuterio

Abstract

Fonte: Tokunou, Y., et al, Rilevamento elettrochimico dell'effetto dell'isotopo cinetico del deuterio sul trasporto extracellulare di elettroni in Shewanella oneidensis MR-1. J. Vis. Exp. (2018)

Questo video mostra un metodo elettrochimico a cellula intera per valutare in che modo il trasferimento di protoni influisce sul trasporto extracellulare di elettroni (EET) nei batteri elettroattivi. Sostituendo i protoni con i deuteroni utilizzando l'ossido di deuterio, il metodo misura i cambiamenti di corrente per rivelare un effetto isotopico cinetico, evidenziando il ruolo del movimento dei protoni nella regolazione del flusso di elettroni.

Protocollo

1. Aggiunta di acqua deuterio per misurare il KIE nel processo EET (Figura 1)
   1. Confermare che l'attuale produzione da un biofilm monostrato di Shewanella oneidensis MR-1 sia stabile e non aumenti rapidamente. Se la corrente aumenta bruscamente, attendere che la corrente si stabilizzi entro un aumento del 5% in 10 minuti, aggiungendo mediatori elettronici di navetta come 100 μM di antrachinone-1-solfonato (α-AQS).
      NOTA: La formazione di un biofilm monostrato su un elettrodo di ossido drogato con indio stagno (ITO) senza contaminazione di altri ceppi microbici è stata confermata da sequenze di rDNA e da un'immagine al microscopio elettronico a scansione del biofilm su un elettrodo ITO. Per confermare la limitazione della velocità mediante il processo EET, monitorare l'effetto dell'aggiunta di mediatori elettronici di navetta come 100 μM di antrachinone-1-solfonato (α-AQS).
   2. Aggiungere 40 μL di anossico 50% (v/v) D₂O nel reattore elettrochimico utilizzando una siringa in modo tale che la concentrazione sia dello 0,5% (v/v) D₂O nel reattore.
      NOTA: Per evitare danni al biofilm dovuti all'aggiunta di D₂O, iniettare il D₂O goccia a goccia.
   3. Attendere che la corrente si stabilizzi e successivamente aggiungere il D₂O fino al 4,0% (v/v).
      NOTA: Per ottenere il valore KIE (il rapporto tra la produzione di corrente in presenza di D₂O e H₂O), verificare l'effetto dello stesso volume di aggiunta di H₂O sulla produzione attuale.

Risultati

Figura 1: Effetto dell'aggiunta di D₂O sulla produzione attuale da un biofilm monostrato di S. oneidensis MR-1. Tempo rispetto alla produzione corrente per un biofilm monostrato di S. oneidensis MR-1 in un sistema elettroc...

Materiali