Cơ Chế Mới Trong Chuyển Hóa Năng Lượng Vi Khuẩn: Ôxy Hóa Carbon Hữu Cơ Kết Hợp Với Sự Khử Dissimilatory Sắt hoặc Mangan

Một vi sinh vật khử Fe(III) và Mn(IV) đã được tách ra từ trầm tích nước ngọt của sông Potomac, Maryland. Chế phẩm này được ký hiệu là GS-15, phát triển trong môi trường kị khí xác định với axetate làm chất cho electron duy nhất và Fe(III), Mn(IV) hoặc nitrat làm chất nhận electron duy nhất. GS-15 đã oxi hóa axetate thành carbon dioxide với sự khử đồng thời oxit sắt Fe(III) vô định hình thành magnetit (Fe ₃ O ₄ ). Khi Fe(III) citrate thay thế oxit sắt Fe(III) vô định hình như chất nhận electron, GS-15 phát triển nhanh hơn và đã khử toàn bộ Fe(III) thêm vào thành Fe(II). GS-15 đã khử oxit sắt Fe(III) vô định hình tự nhiên nhưng không khử đáng kể các dạng Fe(III) có tinh thể cao. Fe(III) được khử một cách tối ưu ở pH từ 6.7 đến 7 và ở nhiệt độ từ 30 đến 35°C. Ethanol, butyrate, và propionate cũng có thể đóng vai trò như chất cho electron trong quá trình khử Fe(III). Nhiều hợp chất hữu cơ khác và hydro không thể làm điều này. MnO ₂ đã bị khử hoàn toàn thành Mn(II), gây kết tủa dưới dạng rhodochrosite (MnCO ₃ ). Nitrat đã được khử thành amoniac. Oxy không thể làm chất nhận electron, và nó đã ức chế sự phát triển với các chất nhận electron khác. Đây là lần đầu tiên cho thấy rằng vi sinh vật có thể hoàn toàn oxi hóa các hợp chất hữu cơ với Fe(III) hoặc Mn(IV) làm chất nhận electron duy nhất và rằng sự oxi hóa chất hữu cơ kết hợp với sự khử Fe(III) hoặc Mn(IV) dissimilatory có thể tạo ra năng lượng cho sự phát triển của vi sinh vật. GS-15 cung cấp một mô hình cho cách mà các phản ứng xúc tác bằng enzym có thể là những cơ chế có ý nghĩa định lượng cho sự khử sắt và mangan trong môi trường kị khí.