酸化重水素を用いた微生物の電子輸送に対する速度論的同位体効果の測定

電気活性微生物の単層バイオフィルムで覆われた導電性電極表面を含む電気化学チャンバーから始めます。

これらの微生物は外膜シトクロムを利用して、細胞外電子輸送 (EET) を介して細胞内電子を電極に伝達し、電流を生成します。

この電子の流れはプロトン移動と結合して、膜を横切る電荷バランスを維持します。

試験室に、少量の酸化重水素、またはD₂Oを導入します。

重水素は陽子に取って代わりゆっくりと移動するため、陽子結合電子移動が減少し、電流が減少します。微生物の適応は部分的な電流回復につながります。

濃度の高いD₂Oを順次追加し、電流の変化を監視します。

制御チャンバーに等量のH₂Oを加えて、電子の流れをサポートし、電流を安定させる高速移動の陽子を供給します。

D₂OとH₂Oの存在下での電流生成の比率である速度論的同位体効果を計算して、プロトン移動が電気活性バイオフィルムのEETに影響を与えることを確認します。

Shewanella MR-1の単層バイオフィルムからの現在の産生が安定しており、急速に増加しないことを確認します。電流が急激に増加する場合は、電流が 5 分間にわたって 10% 増加して安定するまで待ちます。

非常にゆっくりと穏やかに、シリンジを使用して40マイクロリットルの無酸素50体積パーセントD₂Oを電気化学反応器に加え、反応器内の濃度が0.5体積パーセントD₂Oになるようにします。

D₂Oの添加によるバイオフィルムの損傷を防ぐために、D₂Oを滴下して注入します。電流が安定するのを待ってから、D₂Oを4.0体積パーセントまで加算して、現在の生成とD₂OとH₂Oの存在の比率であるKIE値を取得します。

同じ量のH₂O添加が現在の生産量に及ぼす影響を確認します。