| has abstract
| - An exoelectrogen normally refers to a microorganism that has the ability to transfer electrons extracellularly. While exoelectrogen is the predominant name, other terms have been used: electrochemically active bacteria, anode respiring bacteria, and electricigens. Electrons exocytosed in this fashion are produced following ATP production using an electron transport chain (ETC) during oxidative phosphorylation. Conventional cellular respiration requires a final electron acceptor to receive these electrons. Cells that use molecular oxygen (O2) as their final electron acceptor are described as using aerobic respiration, while cells that use other soluble compounds as their final electron acceptor are described as using anaerobic respiration. However, the final electron acceptor of an exoelectrogen is found extracellularly and can be a strong oxidizing agent in aqueous solution or a solid conductor/electron acceptor. Two commonly observed acceptors are iron compounds (specifically Fe(III) oxides) and manganese compounds (specifically Mn(III/IV) oxides). As oxygen is a strong oxidizer, cells are able to do this strictly in the absence of oxygen. Utilization of exoelectrogens is currently being researched in the development of microbial fuel cells (MFCs), which hold the potential to convert organic material like activated sludge from waste water treatment into ethanol, hydrogen gas, and electric current. While the exact process in which a cell will reduce an extracellular acceptor will vary from species to species, methods have been shown to involve the use of an oxidoreductase pathway that will transport electrons to the cell membrane that is exposed to the external environment. This pathway splits off from the ETC pathway after the cytochrome bc1 complex (Complex III) is oxidized by c-type cytochromes designed to move electrons towards the extracellular face of its outermost membrane instead of towards cytochrome c oxidase (Complex IV). MtrC and OmcA are examples of such c-type cytochromes that are endogenously found in the outer membrane of Shewanella oneidensis MR-1 a gammaproteobacterium, though many other variations exist (Figure 1). Aside from releasing electrons to an exogenous final electron acceptor, external electron transfer may serve other purposes. First, cells may transfer electrons directly to each other without the need for an intermediary substance. Pelotomaculum thermopropioncum has been observed linked to Methanothermobacter thermautotrophicus by a pilus (external cell structures used in conjugation and adhesion) that was determined to be electrically conductive. Second, extracellular electrons may serve a role in the communication as a quorum signal in biofilms. In addition to S. oneidensis MR-1, exoelectrogenic activity has been observed in the following strains of bacteria without an exogenous mediator: Shewanella putrefaciens IR-1, Clostridium butyricum, Desulfuromonas acetoxidans, Geobacter metallireducens, Geobacter sulfurreducens, Rhodoferax ferrireducens, Aeromonas hydrophilia (A3), Pseudomonas aeruginosa, Desulfobulbus propionicus, Geopsychrobacter electrodiphilus, Geothrix fermentans, Shewanella oneidensis DSP10, Escherichia coli, Rhodopseudomonas palustris, Brucella anthropi YZ-1, Desulfovibrio desulfuricans, Acidiphilium sp.3.2Sup5, Klebsiella pneumoniae L17, Thermincola sp.strain JR, Pichia anomala. (en)
- O termo exoeletrógeno normalmente se refere a um micro-organismo que tem a capacidade de transferir elétrons extracelularmente. Embora exoeletrogênio seja o nome mais comum, outras denominações têm sido usadas: bactérias eletroquimicamente ativas, bactérias respiradoras de ânodo e eletrogênios. Elétrons exocitados dessa maneira são obtidos após a produção de ATP por meio de uma cadeia de transporte de elétrons (ou ETC, do termo em inglês Electron transport chain) durante a fosforilação oxidativa . A respiração celular convencional requer um aceptor final de elétrons para recebê-los. As células que usam oxigênio molecular (O2) como seu aceptor final de elétrons realizam respiração aeróbica, enquanto as células que usam outros compostos solúveis como seu aceptor final de elétrons realizam respiração anaeróbica. Diferentemente, o aceptor de elétrons final de um exoeletrogênio é encontrado extracelularmente e pode ser um forte agente oxidante em solução aquosa ou um condutor/aceptor de elétrons sólido. Dois aceptores comumente observados são compostos de ferro (especificamente óxido de ferro(III)) e compostos de manganês (especificamente óxido de manganês(III)). Como o oxigênio é um forte oxidante, as células são capazes de fazer isso apenas na ausência de oxigênio. A utilização de exoeletrógenos está atualmente sendo pesquisada no desenvolvimento de células de combustível microbianas (ou MFCs, do termo em inglês Microbial fuel cells), que têm o potencial de converter material orgânico — como lodo ativado do tratamento de águas residuais — em etanol, gás hidrogênio e corrente elétrica. Embora o processo exato por meio qual uma célula reduz um aceptor extracelular varie de espécie para espécie, foi demonstrado que os métodos envolvem o uso de uma via de oxidorredutase que transporta elétrons para a membrana celular exposta ao ambiente externo. Essa via se separa da via ETC após o complexo do citocromo bc1 (complexo III) ser oxidado por citocromos do tipo c projetados para mover os elétrons em direção à face extracelular de sua membrana mais externa em vez de em direção ao citocromo c oxidase (Complexo IV). MtrC e OmcA são exemplos de citocromos do tipo C que são encontrados endogenamente na membrana externa de , uma gamaproteobactéria, embora existam muitas outras variações (Figura 1). Além de liberar elétrons para um aceptor final exógeno, a transferência de elétrons externos pode ter outros fins. Em primeira análise, as células podem transferir elétrons diretamente umas para as outras sem a necessidade de uma substância intermediária. foi observado ligado ao por um pilus (estruturas celulares externas usadas na conjugação e na ) que determinou-se ser um condutor de eletricidade. Em segunda análise, os elétrons extracelulares podem desempenhar um papel na comunicação como um sinal de quorum em biofilmes. Ainda em relação a S. oneidensis MR-1, atividade exoeletrogênica foi observada nas seguintes variantes de bactérias sem um mediador exógeno: , , Desulfuromonas acetoxidans, Geobacter metallireducens, Geobacter sulfurreducens, Rhodoferax ferrireducens, Aeromonas hydrophilia (A3), Pseudomonas aeruginosa, , , , , Escherichia coli, , YZ-1, , sp. 3.2Sup5, Klebsiella pneumoniae L17, sp. variante JR, . (pt)
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