Citation: Qiu Xuan, Shi Liang. Electrical Interplay between Microorganisms and Iron-bearing Minerals[J]. Acta Chimica Sinica, ;2017, 75(6): 583-593. doi: 10.6023/A17010021 shu

Electrical Interplay between Microorganisms and Iron-bearing Minerals

Qiu Xuan ^a ,
Shi Liang ^a,b,*,,

a.
State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology, China University of Geosciences, Wuhan 430074
b.
Department of Biological Sciences and Technology, School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074

Corresponding author: Shi Liang, liang.shi@cug.edu.cn
Received Date: 13 January 2017

Fund Project: the Open Fund of the State Key Laboratory of Environmental Geology and Biogeology GBL21503the National Natural Science Foundation of China 41630318the National Natural Science Foundation of China 41502317

Figures(4)

Iron-bearing minerals are widespread in soil and subsurface environment where they support microbial growth and metabolisms by serving as the terminal electron acceptors for microbial anaerobic respiration; the electron donors and energy sources for microbial autotrophic growth; the conductors for mediating electron transfer between microbial cells and the electron storage materials. Because microbial cell envelope is neither permeable to iron-bearing minerals nor electrical conductive, microorganisms have evolved capabilities to exchange electrons between the microbial cytoplasmic membrane and the minerals external to the microbial cells (i.e., microbial extracellular electron transfer). Microbial extracellular electron transfer differs fundamentally from the microbial electron transport chain for aerobic respiration. In this review, we discussed the molecular underpinnings of microbial extracellular electron transfer with iron-bearing minerals and applications of the related microorganisms in remediation of environmental contaminants, production of novel nano-materials, biomining and bioenergy production.
- extracellular electron transfer,
- microorganism,
- mineral,
- iron,
- mechanism
1. [1]
  Shi, L.; Dong, H.; Reguera, G.; Beyenal, H.; Lu, A.; Liu, J.; Yu, H. Q.; Fredrickson, J. K. Nat. Rev. Microbiol. 2016, 14, 10.
2. [2]
  Lovley, D. R.; Stolz, J. F.; Nord, G. L.; Phillips, E. J. P. Nature 1987, 330, 19. doi: 10.1038/330019a0
3. [3]
  Lovley, D. R.; Phillips, E. J. Appl. Environ. Microbiol. 1988, 54, 6.
4. [4]
  Myers, C. R.; Nealson, K. H. Science 1988, 240, 4857.
5. [5]
  Lovley, D. R.; Phillips, E. J.; Lonergan, D. J. Appl. Environ. Microbiol. 1989, 55, 3.
6. [6]
  Emerson, D.; Moyer, C. Appl. Environ. Microbiol. 1997, 63, 12.
7. [7]
  Jiao, Y.; Kappler, A.; Croal, L. R.; Newman, D. K. Appl. Environ. Microbiol. 2005, 71, 8.
8. [8]
  Shelobolina, E.; Xu, H.; Konishi, H.; Kukkadapu, R.; Wu, T.; Blothe, M.; Roden, E. Appl. Environ. Microbiol. 2012, 78, 16.
9. [9]
  Kato, S.; Hashimoto, K.; Watanabe, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 25.
10. [10]
  Byrne, J. M.; Klueglein, N.; Pearce, C.; Rosso, K. M.; Appel, E.; Kappler, A. Science 2015, 347, 6229.
11. [11]
  Zhao, L.; Dong, H.; Kukkadapu, R. K.; Zeng, Q.; Edelmann, R. E.; Pentrak, M.; Agrawal, A. Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 9.
12. [12]
  Albers, S. V.; Meyer, B. H. Nat. Rev. Microbiol. 2011, 9, 6.
13. [13]
  Shi, L.; Squier, T. C.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K. Mol. Microbiol. 2007, 65, 1. doi: 10.1111/mmi.2007.65.issue-1
14. [14]
  Melton, E. D.; Swanner, E. D.; Behrens, S.; Schmidt, C.; Kappler, A. Nat. Rev. Microbiol. 2014, 12, 12.
15. [15]
  Shi, L.; Tien, M.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Rosso, K. M. In Redox Proteins in Supercomplexes and Signalosomes, Eds.:Louro, R.; Diaz-Moreno, I., 2016, CRC Press, Baca, Taton, FL USA, pp. 187~216.
16. [16]
  Liu, Y.; Wang, Z.; Liu, J.; Levar, C.; Edwards, M. J.; Babauta, J. T.; Kennedy, D. W.; Shi, Z.; Beyenal, H.; Bond, D. R.; Clarke, T. A.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Rosso, K. M.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K.; Shi, L. Environ. Microbiol. Rep. 2014, 6, 6.
17. [17]
  Bird, L. J.; Bonnefoy, V.; Newman, D. K. Trends Microbiol. 2011, 19, 7.
18. [18]
  Liu, J.; Wang, Z.; Belchik, S. M.; Edwards, M. J.; Liu, C.; Kennedy, D. W.; Merkley, E. D.; Lipton, M. S.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K.; Rosso, K. M.; Shi, L. Front. Microbiol. 2012, 3, 37.
19. [19]
  Lovley, D. R. ISME. J. 2017, 11, 2.
20. [20]
  Beliaev, A. S.; Saffarini, D. A. J. Bacteriol. 1998, 180, 23.
21. [21]
  Beliaev, A. S.; Saffarini, D. A.; McLaughlin, J. L.; Hunnicutt, D. Mol. Microbiol. 2001, 39, 3.
22. [22]
  Myers, J. M.; Myers, C. R. J. Bacteriol. 2000, 182, 1. doi: 10.1128/JB.182.1.1-8.2000
23. [23]
  Myers, C. R.; Myers, J. M. Appl. Environ. Microbiol. 2002, 68, 11. doi: 10.1128/AEM.68.1.11-19.2002
24. [24]
  Coursolle, D.; Gralnick, J. A. Mol. Microbiol. 2010, 77, 4.
25. [25]
  Sturm, G.; Richter, K.; Doetsch, A.; Heide, H.; Louro, R. O.; Gescher, J. ISME. J. 2015, 9, 8.
26. [26]
  McMillan, D. G.; Marritt, S. J.; Butt, J. N.; Jeuken, L. J. J. Biol. Chem. 2012, 287, 17.
27. [27]
  McMillan, D. G.; Marritt, S. J.; Firer-Sherwood, M. A.; Shi, L.; Richardson, D. J.; Evans, S. D.; Elliott, S. J.; Butt, J. N.; Jeuken, L. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 28.
28. [28]
  Marritt, S. J.; Lowe, T. G.; Bye, J.; McMillan, D. G.; Shi, L.; Fredrickson, J.; Zachara, J.; Richardson, D. J.; Cheesman, M. R.; Jeuken, L. J.; Butt, J. N. Biochem. J. 2012, 444, 3. doi: 10.1042/BJ20120414
29. [29]
  Marritt, S. J.; McMillan, D. G.; Shi, L.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Richardson, D. J.; Jeuken, L. J.; Butt, J. N. Biochem. Soc. Trans. 2012, 40, 6. doi: 10.1042/BST20110640
30. [30]
  Firer-Sherwood, M. A.; Bewley, K. D.; Mock, J. Y.; Elliott, S. J. Metallomics 2011, 3, 4.
31. [31]
  Alves, M. N.; Neto, S. E.; Alves, A. S.; Fonseca, B. M.; Carrelo, A.; Pacheco, I.; Paquete, C. M.; Soares, C. M.; Louro, R. O. Front. Microbiol. 2015, 6, 665.
32. [32]
  Fonseca, B. M.; Paquete, C. M.; Neto, S. E.; Pacheco, I.; Soares, C. M.; Louro, R. O. Biochem. J. 2013, 449, 1. doi: 10.1042/BJ20121098
33. [33]
  Ross, D. E.; Ruebush, S. S.; Brantley, S. L.; Hartshorne, R. S.; Clarke, T. A.; Richardson, D. J.; Tien, M. Appl. Environ. Microbiol. 2007, 73, 18.
34. [34]
  Hartshorne, R. S.; Reardon, C. L.; Ross, D.; Nuester, J.; Clarke, T. A.; Gates, A. J.; Mills, P. C.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Shi, L.; Beliaev, A. S.; Marshall, M. J.; Tien, M.; Brantley, S.; Butt, J. N.; Richardson, D. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 52. doi: 10.1073/pnas.0903365106
35. [35]
  White, G. F.; Shi, Z.; Shi, L.; Dohnalkova, A. C.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Clarke, T. A. Biochem. Soc. Trans. 2012, 40, 6. doi: 10.1042/BST20110640
36. [36]
  White, G. F.; Shi, Z.; Shi, L.; Wang, Z.; Dohnalkova, A. C.; Marshall, M. J.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Clarke, T. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 16.
37. [37]
  Richardson, D. J.; Butt, J. N.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Shi, L.; Edwards, M. J.; White, G.; Baiden, N.; Gates, A. J.; Marritt, S. J.; Clarke, T. A. Mol. Microbiol. 2012, 85, 2.
38. [38]
  Shi, L.; Chen, B.; Wang, Z.; Elias, D. A.; Mayer, M. U.; Gorby, Y. A.; Ni, S.; Lower, B. H.; Kennedy, D. W.; Wunschel, D. S.; Mottaz, H. M.; Marshall, M. J.; Hill, E. A.; Beliaev, A. S.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K.; Squier, T. C. J. Bacteriol. 2006, 188, 13.
39. [39]
  Shi, L.; Deng, S.; Marshall, M. J.; Wang, Z.; Kennedy, D. W.; Dohnalkova, A. C.; Mottaz, H. M.; Hill, E. A.; Gorby, Y. A.; Beliaev, A. S.; Richardson, D. J.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K. J.Bacteriol. 2008, 190, 15.
40. [40]
  Lower, B. H.; Lins, R. D.; Oestreicher, Z.; Straatsma, T. P.; Hochella, M. F., Jr.; Shi, L.; Lower, S. K. Environ.Sci. Technol. 2008, 42, 10.
41. [41]
  Lower, B. H.; Shi, L.; Yongsunthon, R.; Droubay, T. C.; McCready, D. E.; Lower, S. K. J. Bacteriol. 2007, 189, 13.
42. [42]
  Lower, B. H.; Yongsunthon, R.; Shi, L.; Wildling, L.; Gruber, H. J.; Wigginton, N. S.; Reardon, C. L.; Pinchuk, G. E.; Droubay, T. C.; Boily, J. F.; Lower, S. K. Appl. Environ.Microbiol. 2009, 75, 9.
43. [43]
  Lower, S. K.; Hochella, M. F., Jr.; Beveridge, T. J. Science 2001, 292, 5520.
44. [44]
  Xiong, Y.; Shi, L.; Chen, B.; Mayer, M. U.; Lower, B. H.; Londer, Y.; Bose, S.; Hochella, M. F.; Fredrickson, J. K.; Squier, T. C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 43.
45. [45]
  Zhang, H.; Tang, X.; Munske, G. R.; Tolic, N.; Anderson, G. A.; Bruce, J. E. Mol. Cell. Proteomic. 2009, 8, 3. doi: 10.1074/mcp.R800014-MCP200
46. [46]
  Zhang, H.; Tang, X.; Munske, G. R.; Zakharova, N.; Yang, L.; Zheng, C.; Wolff, M. A.; Tolic, N.; Anderson, G. A.; Shi, L.; Marshall, M. J.; Fredrickson, J. K.; Bruce, J. E. J. Proteome. Res. 2008, 7, 4.
47. [47]
  Meitl, L. A.; Eggleston, C. M.; Colberg, P. J. S.; Khare, N.; Reardon, C. L.; Shi, L. Geochim. Cosmochim. Acta 2009, 73, 2009.
48. [48]
  Johs, A.; Shi, L.; Droubay, T.; Ankner, J. F.; Liang, L. Biophys. J. 2010, 98, 12. doi: 10.1016/j.bpj.2009.09.044
49. [49]
  Leys, D.; Meyer, T. E.; Tsapin, A. S.; Nealson, K. H.; Cusanovich, M. A.; Van Beeumen, J. J. J. Biol. Chem. 2002, 277, 38.
50. [50]
  Leys, D.; Tsapin, A. S.; Nealson, K. H.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A.; Van Beeumen, J. J. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 12.
51. [51]
  Edwards, M. J.; Baiden, N. A.; Johs, A.; Tomanicek, S. J.; Liang, L.; Shi, L.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Gates, A. J.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Clarke, T. A. FEBS. Lett. 2014, 588, 10.
52. [52]
  Edwards, M. J.; White, G. F.; Norman, M.; Tome-Fernandez, A.; Ainsworth, E.; Shi, L.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Butler, J. E.; Richardson, D. J.; Clarke, T. A. Sci. Rep. 2015, 5.
53. [53]
  Clarke, T. A.; Edwards, M. J.; Gates, A. J.; Hall, A.; White, G. F.; Bradley, J.; Reardon, C. L.; Shi, L.; Beliaev, A. S.; Marshall, M. J.; Wang, Z.; Watmough, N. J.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Butt, J. N.; Richardson, D. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 23. doi: 10.1073/pnas.1014806108
54. [54]
  Edwards, M. J.; Hall, A.; Shi, L.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Clarke, T. A. Structure 2012, 20, 7.
55. [55]
  Shi, L.; Belchik, S. M.; Wang, Z.; Kennedy, D. W.; Dohnalkova, A. C.; Marshall, M. J.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K. Appl. Environ. Microbiol. 2011, 77, 15.
56. [56]
  Breuer, M.; Zarzycki, P.; Blumberger, J.; Rosso, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 24.
57. [57]
  Breuer, M.; Zarzycki, P.; Shi, L.; Clarke, T. A.; Edwards, M. J.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Blumberger, J.; Rosso, K. M. Biochem. Soc. Trans. 2012, 40, 6. doi: 10.1042/BST20110640
58. [58]
  Breuer, M.; Rosso, K. M.; Blumberger, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 2. doi: 10.1073/pnas.1321343111
59. [59]
  Gorby, Y. A.; Yanina, S.; McLean, J. S.; Rosso, K. M.; Moyles, D.; Dohnalkova, A.; Beveridge, T. J.; Chang, I. S.; Kim, B. H.; Kim, K. S.; Culley, D. E.; Reed, S. B.; Romine, M. F.; Saffarini, D. A.; Hill, E. A.; Shi, L.; Elias, D. A.; Kennedy, D. W.; Pinchuk, G.; Watanabe, K.; Ishii, S.; Logan, B.; Nealson, K. H.; Fredrickson, J. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 30.
60. [60]
  Pirbadian, S.; Barchinger, S. E.; Leung, K. M.; Byun, H. S.; Jangir, Y.; Bouhenni, R. A.; Reed, S.; Romine, M.; Saffarini, D.; Shi, L.; Gorby, Y. A.; Golbeck, J. H.; El-Naggar, M. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 35.
61. [61]
  Pirbadian, S.; El-Naggar, M. Y. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 40.
62. [62]
  El-Naggar, M. Y.; Gorby, Y. A.; Xia, W.; Nealson, K. H. Biophys. J. 2008, 95, 1. doi: 10.1529/biophysj.108.131789
63. [63]
  El-Naggar, M. Y.; Wanger, G.; Leung, K. M.; Yuzvinsky, T. D.; Southam, G.; Yang, J.; Lau, W. M.; Nealson, K. H.; Gorby, Y. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 42. doi: 10.1073/pnas.1000186107
64. [64]
  Marsili, E.; Baron, D. B.; Shikhare, I. D.; Coursolle, D.; Gralnick, J. A.; Bond, D. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 10. doi: 10.1073/pnas.0711284105
65. [65]
  von Canstein, H.; Ogawa, J.; Shimizu, S.; Lloyd, J. R. Appl. Environ. Microbiol. 2008, 74, 3.
66. [66]
  Coursolle, D.; Baron, D. B.; Bond, D. R.; Gralnick, J. A. J. Bacteriol. 2010, 192, 2.
67. [67]
  Kotloski, N. J.; Gralnick, J. A. MBio. 2013, 4, 1. doi: 10.3391/mbi
68. [68]
  Shi, Z.; Zachara, J.; Wang, Z.; Shi, L.; Fredrickson, J. Geochim. Cosmochim. Acta 2013, 121, 139. doi: 10.1016/j.gca.2013.05.039
69. [69]
  Shi, Z.; Zachara, J. M.; Shi, L.; Wang, Z.; Moore, D. A.; Kennedy, D. W.; Fredrickson, J. K. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 21.
70. [70]
  Okamoto, A.; Hashimoto, K.; Nealson, K. H.; Nakamura, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 19.
71. [71]
  Okamoto, A.; Kalathil, S.; Deng, X.; Hashimoto, K.; Nakamura, R.; Nealson, K. H. Sci. Rep. 2014, 4, 5628.
72. [72]
  Wang, Z.; Shi, Z.; Shi, L.; White, G. F.; Richardson, D. J.; Clarke, T. A.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M. Geochim. Cosmochim. Acta 2015, 163, 15.
73. [73]
  Jiao, Y.; Newman, D. K. J. Bacteriol. 2007, 189, 5.
74. [74]
  Fredrickson, J. K.; Romine, M. F.; Beliaev, A. S.; Auchtung, J. M.; Driscoll, M. E.; Gardner, T. S.; Nealson, K. H.; Osterman, A. L.; Pinchuk, G.; Reed, J. L.; Rodionov, D. A.; Rodrigues, J. L.; Saffarini, D. A.; Serres, M. H.; Spormann, A. M.; Zhulin, I. B.; Tiedje, J. M. Nat. Rev. Microbiol. 2008, 6, 8. doi: 10.1038/nrmicro1830
75. [75]
  Shi, L.; Rosso, K. M.; Zachara, J. M.; Fredrickson, J. K. Biochem. Soc. Trans. 2012, 40, 6. doi: 10.1042/BST20110640
76. [76]
  Emerson, D.; Field, E. K.; Chertkov, O.; Davenport, K. W.; Goodwin, L.; Munk, C.; Nolan, M.; Woyke, T. Front. Microbiol. 2013, 4, 254.
77. [77]
  Levar, C. E.; Chan, C. H.; Mehta-Kolte, M. G.; Bond, D. R. MBio 2014, 5, 6.
78. [78]
  Zacharoff, L.; Chan, C. H.; Bond, D. R. Bioelectrochemistry 2016, 107, 7. doi: 10.1016/j.bioelechem.2015.08.003
79. [79]
  Lloyd, J. R.; Leang, C.; Hodges Myerson, A. L.; Coppi, M. V.; Cuifo, S.; Methe, B.; Sandler, S. J.; Lovley, D. R. Biochem. J. 2003, 369, 1. doi: 10.1042/bj20021469
80. [80]
  Morgado, L.; Bruix, M.; Pessanha, M.; Londer, Y. Y.; Salgueiro, C. A. Biophys. J. 2010, 99, 1. doi: 10.1016/j.bpj.2010.04.023
81. [81]
  Leang, C.; Coppi, M. V.; Lovley, D. R. J. Bacteriol. 2003, 185, 7. doi: 10.1128/JB.185.1.7-12.2003
82. [82]
  Qian, X.; Reguera, G.; Mester, T.; Lovley, D. R. FEMS Microbiol. Lett. 2007, 277, 1. doi: 10.1111/fml.2007.277.issue-1
83. [83]
  Liu, Y.; Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M.; Shi, L. Front. Microbiol. 2015, 6, 1075.
84. [84]
  Cologgi, D. L.; Lampa-Pastirk, S.; Speers, A. M.; Kelly, S. D.; Reguera, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 37. doi: 10.1073/pnas.1017414108
85. [85]
  Shi, L.; Fredrickson, J.; Zachara, J. Front. Microbiol. 2014, 5, 657.
86. [86]
  Ha, P. T.; Lindemann, S. R.; Shi, L.; Dohnalkova, A. C.; Fredrickson, J. K.; Madigan, M. T.; Beyenal, H. Nat. Commun. 2017, 8, 13924. doi: 10.1038/ncomms13924
87. [87]
  Bose, A.; Gardel, E. J.; Vidoudez, C.; Parra, E. A.; Girguis, P. R. Nat. Commun. 2014, 5, 3391.
88. [88]
  Bird, L. J.; Saraiva, I. H.; Park, S.; Calcada, E. O.; Salgueiro, C. A.; Nitschke, W.; Louro, R. O.; Newman, D. K. J. Bacteriol. 2014, 196, 4.
89. [89]
  Liu, J.; Pearce, C. I.; Liu, C.; Wang, Z.; Shi, L.; Arenholz, E.; Rosso, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 24.
90. [90]
  Beckwith, C.; Edwards, M. J.; Lawes, M.; Shi, L.; Butt, J. N.; Richardson, D. J.; Clarke, T. A. Front. Microbiol. 2015, 6, 332.
91. [91]
  Ross, D. E.; Flynn, J. M.; Baron, D. B.; Gralnick, J. A.; Bond, D. R. PLoS One 2011, 6, 2.
92. [92]
  Wegener, G.; Krukenberg, V.; Riedel, D.; Tegetmeyer, H. E.; Boetius, A. Nature 2015, 526, 7574.
93. [93]
  Ilbert, M.; Bonnefoy, V. Biochim. Biophys. Acta 2013, 1827, 2.
94. [94]
  Singer, E.; Emerson, D.; Webb, E. A.; Barco, R. A.; Kuenen, J. G.; Nelson, W. C.; Chan, C. S.; Comolli, L. R.; Ferriera, S.; Johnson, J.; Heidelberg, J. F.; Edwards, K. J. PLoS One 2011, 6, 9.
95. [95]
  Wang, Z.; Leary, D. H.; Malanoski, A. P.; Li, R. W.; Hervey, W. J. t.; Eddie, B. J.; Tender, G. S.; Yanosky, S. G.; Vora, G. J.; Tender, L. M.; Lin, B.; Strycharz-Glaven, S. M. Appl. Environ. Microbiol. 2015, 81, 2. doi: 10.1128/AEM.01862-14
96. [96]
  Carlson, H. K.; Iavarone, A. T.; Gorur, A.; Yeo, B. S.; Tran, R.; Melnyk, R. A.; Mathies, R. A.; Auer, M.; Coates, J. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 5. doi: 10.1073/pnas.1118531109
97. [97]
  Castelle, C.; Guiral, M.; Malarte, G.; Ledgham, F.; Leroy, G.; Brugna, M.; Giudici-Orticoni, M. T. J. Biol. Chem. 2008, 283, 38.
98. [98]
  Reguera, G.; McCarthy, K. D.; Mehta, T.; Nicoll, J. S.; Tuominen, M. T.; Lovley, D. R. Nature 2005, 435, 7045.
99. [99]
  Summers, Z. M.; Fogarty, H. E.; Leang, C.; Franks, A. E.; Malvankar, N. S.; Lovley, D. R. Science 2010, 330, 6009.
100. [100]
  Feliciano, G. T.; da Silva, A. J.; Reguera, G.; Artacho, E. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 30.
101. [101]
  Reardon, P. N.; Mueller, K. T. J. Biol. Chem. 2013, 288, 41.
102. [102]
  Malvankar, N. S.; Vargas, M.; Nevin, K.; Tremblay, P. L.; Evans-Lutterodt, K.; Nykypanchuk, D.; Martz, E.; Tuominen, M. T.; Lovley, D. R. MBio 2015, 6, 2.
103. [103]
  Vargas, M.; Malvankar, N. S.; Tremblay, P. L.; Leang, C.; Smith, J. A.; Patel, P.; Snoeyenbos-West, O.; Nevin, K. P.; Lovley, D. R. MBio 2013, 4, 2.
104. [104]
  Tan, Y.; Adhikari, R. Y.; Malvankar, N. S.; Ward, J. E.; Woodard, T. L.; Nevin, K. P.; Lovley, D. R. MBio 2017, 8, 1. doi: 10.3391/mbi
105. [105]
  Malvankar, N. S.; Vargas, M.; Nevin, K. P.; Franks, A. E.; Leang, C.; Kim, B. C.; Inoue, K.; Mester, T.; Covalla, S. F.; Johnson, J. P.; Rotello, V. M.; Tuominen, M. T.; Lovley, D. R. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 9. doi: 10.1038/nnano.2010.261
106. [106]
  Malvankar, N. S.; Yalcin, S. E.; Tuominen, M. T.; Lovley, D. R. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 12.
107. [107]
  Adhikari, R. Y.; Malvankar, N. S.; Tuominen, M. T.; Lovley, D. R. RSC. Adv. 2016, 6, 8354. doi: 10.1039/C5RA28092C
108. [108]
  Lee, K.; Cho, S.; Park, S. H.; Heeger, A. J.; Lee, C. W.; Lee, S. H. Nature 2006, 441, 7089.
109. [109]
  Heeger, A. J. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2001, 40, 14.
110. [110]
  Xiao, K.; Malvankar, N. S.; Shu, C.; Martz, E.; Lovley, D. R.; Sun, X. Sci. Rep. 2016, 6.
111. [111]
  Yan, H.; Catania, C.; Bazan, G. C. Adv. Mater. 2015, 27, 19.
112. [112]
  Feliciano, G. T.; Steidl, R. J.; Reguera, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 22217. doi: 10.1039/C5CP03432A
113. [113]
  Lampa-Pastirk, S.; Veazey, J. P.; Walsh, K. A.; Feliciano, G. T.; Steidl, R. J.; Tessmer, S. H.; Reguera, G. Sci. Rep. 2016, 6, 23517. doi: 10.1038/srep23517
114. [114]
  Bond, D. R.; Strycharz-Glaven, S. M.; Tender, L. M.; Torres, C. I. ChemSusChem 2012, 5, 6. doi: 10.1002/cssc.201100850
115. [115]
  Strycharz-Glaven, S. M.; Snider, R. M.; Guiseppi-Elite, A.; Tender, L. M. Energy. Environ. Sci. 2011, 4, 4366. doi: 10.1039/c1ee01753e
116. [116]
  Snider, R. M.; Strycharz-Glaven, S. M.; Tsoi, S. D.; Erickson, J. S.; Tender, L. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 38.
117. [117]
  Yates, M. D.; Golden, J. P.; Roy, J.; Strycharz-Glaven, S. M.; Tsoi, S.; Erickson, J. S.; El-Naggar, M. Y.; Calabrese Barton, S.; Tender, L. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 48.
118. [118]
  Steidl, R. J.; Lampa-Pastirk, S.; Reguera, G. Nat. Commun. 2016, 7, 12217. doi: 10.1038/ncomms12217
119. [119]
  Fredrickson, J. K.; Zachara, J. M. Geobiology 2008, 6, 3.
120. [120]
  Dong, H. Elements 2012, 8, 2.
121. [121]
  Dong, H.; Jaisi, D. P.; Kim, J.; Zhang, G. Am. Mineral. 2009, 94, 11.
122. [122]
  Liu, J.; Pearce, C. I.; Shi, L.; Wang, Z.; Shi, Z.; Arenholz, E.; Rosso, K. M. Geochim. Cosmochim. Acta 2016, 193, 160. doi: 10.1016/j.gca.2016.08.022
123. [123]
  Sheng, A.; Liu, F.; Shi, L.; Liu, J. Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 20.
124. [124]
  Liu, F.; Rotaru, A. E.; Shrestha, P. M.; Malvankar, N. S.; Nevin, K. P.; Lovley, D. R. Environ. Microbiol. 2015, 17, 3.
125. [125]
  Kato, S.; Yumoto, I.; Kamagata, Y. Appl. Environ. Microbiol. 2015, 81, 1. doi: 10.1128/AEM.masthead.81-23
126. [126]
  Cruz Viggi, C.; Rossetti, S.; Fazi, S.; Paiano, P.; Majone, M.; Aulenta, F. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 13.
127. [127]
  Anderson, R. T.; Vrionis, H. A.; Ortiz-Bernad, I.; Resch, C. T.; Long, P. E.; Dayvault, R.; Karp, K.; Marutzky, S.; Metzler, D. R.; Peacock, A.; White, D. C.; Lowe, M.; Lovley, D. R. Appl. Environ. Microbiol. 2003, 69, 10.
128. [128]
  Rawlings, D. E.; Dew, D.; du Plessis, C. Trends. Biotechnol. 2003, 21, 1. doi: 10.1016/S0167-7799(02)00010-0
129. [129]
  Rotaru, A. E.; Shrestha, P. M.; Liu, F.; Shrestha, M.; Shrestha, D.; Embree, M.; Zengler, K.; Wardman, C.; Nevin, K. P.; Lovley, D. R. Energy. Environ. Sci. 2014, 7, 408. doi: 10.1039/C3EE42189A
130. [130]
  Kato, S.; Hashimoto, K.; Watanabe, K. Environ. Microbiol. 2012, 14, 7.
131. [131]
  Watts, M. P.; Lloyd, J. R. In Microbial Metal Respiration, Eds. Gescher, J.; Kappler, A. 2013, Springer, Berling Heidelberg, pp. 161~202.
132. [132]
  Lovley, D. R.; Phillips, E. J. P.; Gorby, Y. A.; Landa, E. R. Nature 1991, 350, 413. doi: 10.1038/350413a0
133. [133]
  Lloyd, J. R.; Sole, V. A.; Van Praagh, C. V.; Lovley, D. R. Appl. Environ. Microbiol. 2000, 66, 9.
134. [134]
  Brookshaw, D. R.; Coker, V. S.; Lloyd, J. R.; Vaughan, D. J.; Pattrick, R. A. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 19. doi: 10.1021/es405028n
135. [135]
  Cutting, R. S.; Coker, V. S.; Telling, N. D.; Kimber, R. L.; Pearce, C. I.; Ellis, B. L.; Lawson, R. S.; van der Laan, G.; Pattrick, R. A.; Vaughan, D. J.; Arenholz, E.; Lloyd, J. R. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 7. doi: 10.1021/es903552c
136. [136]
  Crean, D. E.; Coker, V. S.; van der Laan, G.; Lloyd, J. R. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 6.
137. [137]
  Lovley, D. R.; Baedecker, M. J.; Lonergan, D. J.; Cozzarelli, I. M.; Phillips, J. P.; Siegel, D. I. Nature 1989, 339, 297. doi: 10.1038/339297a0
138. [138]
  Zhang, T.; Bain, T. S.; Nevin, K. P.; Barlett, M. A.; Lovley, D. R. Appl. Environ. Microbiol. 2012, 78, 23.
139. [139]
  Zhang, T.; Tremblay, P. L.; Chaurasia, A. K.; Smith, J. A.; Bain, T. S.; Lovley, D. R. Appl. Environ. Microbiol. 2013, 79, 24.
140. [140]
  Zhang, T.; Tremblay, P. L.; Chaurasia, A. K.; Smith, J. A.; Bain, T. S.; Lovley, D. R. Front. Microbiol. 2014, 5, 245.
141. [141]
  Aulenta, F.; Rossetti, S.; Amalfitano, S.; Majone, M.; Tandoi, V. ChemSusChem 2013, 6, 3. doi: 10.1002/cssc.201200948
142. [142]
  Sekar, R.; DiChristina, T. J. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 21. doi: 10.1021/es405052j
143. [143]
  Sekar, R.; Taillefert, M.; DiChristina, T. J. Appl. Environ. Microbiol. 2016, 82, 21.
144. [144]
  Byrne, J. M.; Coker, V. S.; Moise, S.; Wincott, P. L.; Vaughan, D. J.; Tuna, F.; Arenholz, E.; van der Laan, G.; Pattrick, R. A.; Lloyd, J. R.; Telling, N. D. J. R. Soc. Interface 2013, 10, 83.
145. [145]
  Tam, K.; Ho, C. T.; Lee, J. H.; Lai, M.; Chang, C. H.; Rheem, Y.; Chen, W.; Hur, H. G.; Myung, N. V. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2010, 74, 4.
146. [146]
  Lee, J. H.; Han, J.; Choi, H.; Hur, H. G. Chemosphere 2007, 68, 10. doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.12.082
147. [147]
  Pearce, C. I.; Pattrick, R. A.; Law, N.; Charnock, J. M.; Coker, V. S.; Fellowes, J. W.; Oremland, R. S.; Lloyd, J. R. Environ. Technol. 2009, 30, 12.
148. [148]
  De Corte, S.; Hennebel, T.; De Gusseme, B.; Verstraete, W.; Boon, N. Microb. Biotechnol. 2012, 5, 1. doi: 10.1111/mbt.2012.5.issue-1
149. [149]
  De Windt, W.; Aelterman, P.; Verstraete, W. Environ. Microbiol. 2005, 7, 3.
150. [150]
  Valdes, J.; Pedroso, I.; Quatrini, R.; Dodson, R. J.; Tettelin, H.; Blake, R., 2nd; Eisen, J. A.; Holmes, D. S. BMC Genomics 2008, 9, 597.
151. [151]
  Gonzalez, R.; Gentina, J. C.; Acevedo, F. Biochem. Eng. J. 2004, 19, 1. doi: 10.1016/j.bej.2003.09.004
152. [152]
  Rotaru, A. E.; Shrestha, P. M.; Liu, F.; Markovaite, B.; Chen, S.; Nevin, K. P.; Lovley, D. R. Appl. Environ. Microbiol. 2014, 80, 15.
153. [153]
  Chen, S.; Rotaru, A. E.; Liu, F.; Philips, J.; Woodard, T. L.; Nevin, K. P.; Lovley, D. R. Bioresour. Technol. 2014, 173, 82. doi: 10.1016/j.biortech.2014.09.009
154. [154]
  Chen, S.; Rotaru, A. E.; Shrestha, P. M.; Malvankar, N. S.; Liu, F.; Fan, W.; Nevin, K. P.; Lovley, D. R. Sci. Rep. 2014, 4, 5019.
155. [155]
  Bond, D. R.; Holmes, D. E.; Tender, L. M.; Lovley, D. R. Science 2002, 295, 5554.
156. [156]
  Bond, D. R.; Lovley, D. R. Appl. Environ. Microbiol. 2003, 69, 3.
157. [157]
  Bretschger, O.; Obraztsova, A.; Sturm, C. A.; Chang, I. S.; Gorby, Y. A.; Reed, S. B.; Culley, D. E.; Reardon, C. L.; Barua, S.; Romine, M. F.; Zhou, J.; Beliaev, A. S.; Bouhenni, R.; Saffarini, D.; Mansfeld, F.; Kim, B. H.; Fredrickson, J. K.; Nealson, K. H. Appl. Environ. Microbiol. 2007, 73, 21.
158. [158]
  Tender, L. M.; Gray, S. A.; Groveman, E.; Lowy, D. A.; Kauffman, P.; Melhado, J.; Tyce, R. C.; Flynn, D.; Petrecca, R.; Dobarro, J. J. Power Sources 2008, 179, 2. doi: 10.1016/S0378-7753(08)00567-3
159. [159]
  Kim, B. H.; Chang, I. S.; Gadd, G. M. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007, 76, 3.
160. [160]
  Speers, A. M.; Reguera, G. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 14.
161. [161]
  Speers, A. M.; Young, J. M.; Reguera, G. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 11.
162. [162]
  Rabaey, K.; Rozendal, R. A. Nat. Rev. Microbiol. 2010, 8, 10.
163. [163]
  Lovley, D. R.; Nevin, K. P. Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24, 3.
164. [164]
  Qian, F.; Wang, H.; Ling, Y.; Wang, G.; Thelen, M. P.; Li, Y. Nano Lett. 2014, 14, 6. doi: 10.1021/nl403419e
165. [165]
  Li, D. B.; Cheng, Y. Y.; Li, L. L.; Li, W. W.; Huang, Y. X.; Pei, D. N.; Tong, Z. H.; Mu, Y.; Yu, H. Q. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 42.
166. [166]
  Lu, A.; Li, Y.; Jin, S.; Wang, X.; Wu, X. L.; Zeng, C.; Li, Y.; Ding, H.; Hao, R.; Lv, M.; Wang, C.; Tang, Y.; Dong, H. Nat. Commun. 2012, 3, 769. doi: 10.1038/ncomms1765
1. [1]
  Wei HE , Jing XI , Tianpei HE , Na CHEN , Quan YUAN . Application of solar-driven inorganic semiconductor-microbe hybrids in carbon dioxide fixation and biomanufacturing. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2025, 41(1): 35-44. doi: 10.11862/CJIC.20240364
2. [2]
  Tiancheng Yang , Yang Yang , Chunhua Qu , Rui Chu , Yue Xia . Wandering through the Kingdom of Chinese Mineral Medicines. University Chemistry, 2024, 39(9): 94-101. doi: 10.12461/PKU.DXHX202403015
3. [3]
  Jianfeng Yan , Yating Xiao , Xin Zuo , Caixia Lin , Yaofeng Yuan . Comprehensive Chemistry Experimental Design of Ferrocenylphenyl Derivatives. University Chemistry, 2024, 39(4): 329-337. doi: 10.3866/PKU.DXHX202310005
4. [4]
  Jiangjuan Shao , Xuan Li , Jingdan Weng , Xiaolei Chen , Fei Xu , Yulu Ma , Nianguang Li , Shizhong Zheng . Improvement in the Experimental Teaching Design of Physical and Chemical Identification and Quantification of Mineral Drugs. University Chemistry, 2024, 39(10): 137-142. doi: 10.3866/PKU.DXHX202312079
5. [5]
  Zhonghua Xi , Xuanfeng Kong , Jinyue Yang , Bin Liu , Tingyu Zhu , Hui Zhang , Wenwei Zhang . Construction of Public Teaching Instrument Platform and Exploration of Opening Mechanism. University Chemistry, 2024, 39(7): 200-206. doi: 10.12461/PKU.DXHX202405123
6. [6]
  Huan LI , Shengyan WANG , Long Zhang , Yue CAO , Xiaohan YANG , Ziliang WANG , Wenjuan ZHU , Wenlei ZHU , Yang ZHOU . Growth mechanisms and application potentials of magic-size clusters of groups Ⅱ-Ⅵ semiconductors. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2024, 40(8): 1425-1441. doi: 10.11862/CJIC.20240088
7. [7]
  Yongjie ZHANG , Bintong HUANG , Yueming ZHAI . Research progress of formation mechanism and characterization techniques of protein corona on the surface of nanoparticles. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2024, 40(12): 2318-2334. doi: 10.11862/CJIC.20240247
8. [8]
  Zhi Zhou , Yu-E Lian , Yuqing Li , Hui Gao , Wei Yi . New Insights into the Molecular Mechanism Behind Clinical Tragedies of “Cephalosporin with Alcohol”. University Chemistry, 2025, 40(3): 42-51. doi: 10.12461/PKU.DXHX202403104
9. [9]
  Huanhuan XIE , Yingnan SONG , Lei LI . Two-dimensional single-layer BiOI nanosheets: Lattice thermal conductivity and phonon transport mechanism. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2025, 41(4): 702-708. doi: 10.11862/CJIC.20240281
10. [10]
  Hong LI , Xiaoying DING , Cihang LIU , Jinghan ZHANG , Yanying RAO . Detection of iron and copper ions based on gold nanorod etching colorimetry. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2024, 40(5): 953-962. doi: 10.11862/CJIC.20230370
11. [11]
  Xiuyun Wang , Jiashuo Cheng , Yiming Wang , Haoyu Wu , Yan Su , Yuzhuo Gao , Xiaoyu Liu , Mingyu Zhao , Chunyan Wang , Miao Cui , Wenfeng Jiang . Improvement of Sodium Ferric Ethylenediaminetetraacetate (NaFeEDTA) Iron Supplement Preparation Experiment. University Chemistry, 2024, 39(2): 340-346. doi: 10.3866/PKU.DXHX202308067
12. [12]
  Tong Zhou , Liyi Xie , Chuyu Liu , Xiyan Zheng , Bao Li . Between Sobriety and Intoxication: The Fascinating Journey of Sauce-Flavored Latte. University Chemistry, 2024, 39(9): 55-58. doi: 10.12461/PKU.DXHX202312048
13. [13]
  Yuyao Wang , Zhitao Cao , Zeyu Du , Xinxin Cao , Shuquan Liang . Research Progress of Iron-based Polyanionic Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries. Acta Physico-Chimica Sinica, 2025, 41(4): 100035-. doi: 10.3866/PKU.WHXB202406014
14. [14]
  Qingjun PAN , Zhongliang GONG , Yuwu ZHONG . Advances in modulation of the excited states of photofunctional iron complexes. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2025, 41(1): 45-58. doi: 10.11862/CJIC.20240365
15. [15]
  Linjie ZHU , Xufeng LIU . Electrocatalytic hydrogen evolution performance of tetra-iron complexes with bridging diphosphine ligands. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2025, 41(2): 321-328. doi: 10.11862/CJIC.20240207
16. [16]
  Xuan Zhou , Yi Fan , Zhuoqi Jiang , Zhipeng Li , Guowen Yuan , Laiying Zhang , Xu Hou . Liquid Gating Mechanism and Basic Properties Characterization: a New Experimental Design for Interface and Surface Properties in the Chemistry “101 Plan”. University Chemistry, 2024, 39(10): 113-120. doi: 10.12461/PKU.DXHX202407111
17. [17]
  Jiaxuan Zuo , Kun Zhang , Jing Wang , Xifei Li . 锂离子电池Ni-Co-Mn基正极材料前驱体的形核调控及机制. Acta Physico-Chimica Sinica, 2025, 41(1): 2404042-. doi: 10.3866/PKU.WHXB202404042
18. [18]
  Jiabo Huang , Quanxin Li , Zhongyan Cao , Li Dang , Shaofei Ni . Elucidating the Mechanism of Beckmann Rearrangement Reaction Using Quantum Chemical Calculations. University Chemistry, 2025, 40(3): 153-159. doi: 10.12461/PKU.DXHX202405172
19. [19]
  Baohua LÜ , Yuzhen LI . Anisotropic photoresponse of two-dimensional layered α-In₂Se₃(2H) ferroelectric materials. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2024, 40(10): 1911-1918. doi: 10.11862/CJIC.20240105
20. [20]
  Jinfeng Chu , Yicheng Wang , Ji Qi , Yulin Liu , Yan Li , Lan Jin , Lei He , Yufei Song . Comprehensive Chemical Experiment Design: Convenient Preparation and Characterization of an Oxygen-Bridged Trinuclear Iron(III) Complex. University Chemistry, 2024, 39(7): 299-306. doi: 10.3866/PKU.DXHX202310105

Get Citation

PDF

XML

Metrics

PDF Downloads(61)
Abstract views(5092)
HTML views(686)

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142