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研究人员揭示细菌如何产生黄金

发布时间:2018-05-14

C。 metallidurans可以生产小金块。美国微生物学会

高浓度的重金属,如铜和金,对大多数生物都有毒性。对于细菌金属硫杆菌不是这种情况,它已经找到了从重金属化合物中提取有价值的微量元素而不会中毒的方法。一个有趣的副作用:形成微小的金块。来自马丁路德大学Halle-Wittenberg(MLU),慕尼黑技术大学(TUM)和澳大利亚阿德莱德大学的研究人员团队发现了细菌内发生的分子过程。该团队在皇家化学学会出版的着名杂志“金属组学”上发表了他们的发现。

杆状细菌金属硫杆菌主要生活在富集的土壤中与许多重金属。随着时间的推移,一些矿物质在土壤中分解并释放有毒重金属和氢进入其环境。 “除了有毒重金属,这些土壤的生活条件并不差。有足够的氢气来节约能源,几乎没有竞争。如果有机体选择在这里生存,它必须找到一种方法来保护自己免受这些有毒物质的损害,“MLU的微生物学家Dietrich H. Nies教授解释说。他与他的澳大利亚同行,阿德莱德大学的弗兰克瑞斯教授一道,他能够在2009年证明金黄色葡萄球菌能够以生物学方式沉积黄金。为什么它这样做,发生的确切过程仍然未知。现在研究人员终于能够解开这个谜团了。

另一个小金块的图像。慕尼黑工业大学(TUM)

金以与铜相同的方式进入细菌。铜是金属硫蛋白的重要微量元素,然而它对大量有毒。当铜和金颗粒与细菌接触时,会发生一系列化学过程:通常以难以吸收的形式出现的铜被转化为对于细菌来说更容易进入的形式并因此能够到达电池的内部。

当细菌内积累过多的铜时,通常通过CupA酶将其抽出。 “但是,当金化合物也存在时,酶会被抑制,有毒的铜和金化合物会留在细胞内。 Dietrich H. Nies说,铜和黄金的结合实际上比单独出现时毒性更大。为了解决这个问题,细菌激活另一种酶 - CopA。这种酶将铜和金化合物转化为其最初难以吸收的形式。 “这可以确保更少的铜和金的化合物进入细胞内部。细菌中毒较少,抽出铜的酶可以不受阻碍地处理多余的铜。另一个结果是:难以吸收的黄金化合物在细胞外区域转化为仅有几纳米大小的无害金矿块,“Nies说道。

金属化合物也是如此。

由德国和澳大利亚联合研究团队进行的研究为生物地球化学黄金循环的后半部分提供了重要见解。在这里,主金金属被其他细菌转化为流动的有毒金化合物,在周期的后半部分转化为次金属金。一旦了解整个周期,黄金也可以从含有少量黄金的矿石中生产出来,而不需要像以前那样需要有毒的汞键。

在自然界中,金属硫杆菌在形成所谓的二次金中起着关键的作用,这种二次金在原生的,地质上创造的古老的金矿石破裂后出现。它将由风化过程形成的有毒金颗粒转变成无害的金颗粒,从而产生金块。出版物:L.Bütof等人,“在铜金属铜矿中金生物矿化核心的协同金 - 铜解毒”,Metallomics ,2018年; DOI:10.1039 / C7MT00312A

来源:Manuela Bank-Zillmann,马丁路德大学Halle-Wittenberg

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