• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제26권4호
• /
• pp.757-762
• /
• 2016

The group of Fe(III) oxide-reducing bacteria includes exoelectrogenic bacteria, and they possess similar properties of transferring electrons to extracellular insoluble-electron acceptors. The exoelectrogenic bacteria can use the anode in microbial fuel cells (MFCs) as the terminal electron acceptor in anaerobic acetate oxidation. In the present study, the anodic community was compared with the community using Fe(III) oxide (ferrihydrite) as the electron acceptor coupled with acetate oxidation. To precisely analyze the structures, the community was established by enrichment cultures using the same inoculum used for the MFCs. High-throughput sequencing of the 16S rRNA gene revealed considerable differences between the structure of the anodic communities and that of the Fe(III) oxide-reducing community. Geobacter species were predominantly detected (>46%) in the anodic communities. In contrast, Pseudomonas (70%) and Desulfosporosinus (16%) were predominant in the Fe(III) oxide-reducing community. These results demonstrated that Geobacter species are the most specialized among Fe(III)-reducing bacteria for electron transfer to the anode in MFCs. In addition, the present study indicates the presence of a novel lineage of bacteria in the genus Pseudomonas that highly prefers ferrihydrite as the terminal electron acceptor in acetate oxidation.

• 한국광물학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.231-240
• /
• 2002

미생물에 의한 금속이온의 환원은 탄소와 금속의 생지화학적 순환에 영향을 줄 뿐만 아니라 또한 금속, 방사성원소, 그리고 유기물로 오염된 지하수와 토양의 정화에 있어서 중요한 역할 가능성을 시사하고 있다. 지구의 극한 환경(예: 심해저 퇴적, 알칼리성 호수 등)에서 서식하는 철환원 박테리아를 분리하여 금속이온의 환원과 광물 형성 등의 실험에 이용하여 본 결과에 의하면, 이들 철환원 박테리아는 Fe(III), Mn(IV), Cr(VI), Co(III), and U(VI)이온 등을 환원시킬 뿐만 아니라, 자철석($Fe_3$$O_4$), 능철석($FeCO_3$), 방해석($CaCO_3$), 능망간석($MnCO_3$), 비비아나이트 [$Fe_3$($PO_4$)$_2$ .$8H_2$O], 우라니나이트(UO) 등의 광물을 형성한다. 철 환원 박테리아에 의한 광물 형성과 금속이온의 환원에 영향을 미치는 주요소는 대기의 조성, 화학 조성, 및 박테리아의 종이다. 호열성 철환원 박테리아는 철수화물과 금속이온(Co, Cr, Ni) 등을 동시에 환원시켜 금속 치환된 자철석을 합성하며, 또한 석탄회 등을 이용하여 탄산염 광물을 형성하여 대기 중의 이산화탄소를 고정하는 역할을 하기도 한다. 따라서 미생물에 의한 금속이온이 환원은 자연계에서 철과 탄소의 지화학적인 순환에 영향 미치며, 또한 미생물에 의한 자철석의 합성은 산업적으로 많은 이용가치가 있을 것으로 본다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
• /
• 대한자원환경지질학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.236-236
• /
• 2003

Anaerobic Fe(III)-reducing bacteria are known to be able to reduce crystalline and amorphous Fe(III) oxides. Anaerobic Fe(III)-reducing bacterial reduction can induce several kinds of secondary minerals (Fe(II) containing minerals) such as magnetite, siderite, vivianite [($Fe_{3}(PO_{4}{\cdot}2H_{2}O$], and iron sulfide (FeS) according to variety of geochemical and biological conditions. (omitted)

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.123-129
• /
• 2005

철을 이용한 반응벽체 (permeable reactive barrier, PRBs) 기술은 유기 화합물로 오염된 지하수를 환원적 반응에 의해 정화시키는 공법이다. 벽체의 매질로 주로 사용되는 영가 철은 반응이 진행됨에 따라 점차 2가 및 3가 철로 산화되어 제거능이 점차 저감된다. 자연계에 존재하거나 동정된 철 환원 박테리아는 산화된 Fe(III)를 Fe(II)로 환원시키는 능력을 가지고 있으며 이와 같이 환원된 Fe(II)는 반응 표면적을 넓히고 다시 할로겐 유기 화합물을 환원적으로 제거할 수 있도록 한다. 본 연구는 철 환원 박테리아로 순수균인 Shewanella algae BrY에 의한 산화철의 환원 경향을 aqueous phase와 solid phase로 나누어 관찰하고 환원된 철이 TCE 제거에 미치는 영향을 iron(II,III) oxide와 iron(III) oxide를 대상으로 하여 파악하는 것을 목표로 하였다. 박테리아는 배지 내에 존재하는 Fe(III)를 우선적으로 사용하여 Fe(II)로 환원시켰으며 선택성은 떨어지지만 입자상의 산화철 표면에 존재하는 Fe(III)도 환원시켰다. 또한 동량의 산화철이 존재할 때 iron(II,III) oxide에 비해 박테리아가 전자수용체로 사용할 수 있는 Fe(III)가 풍부한 iron(III) oxide의 환원이 더 잘 일어남을 알 수 있었고, 환원된 Fe(II)는 박테리아 또는 다른 철 산화물과 침전을 형성하였으며 TCE와의 반응속도 및 제거 능력을 향상시키는 것으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.252-259
• /
• 1999

Anoxic sediments collected from Shiwha-ho area were used to find the relationship between the heavy-metal, organic content and anaerobic respiration bacteria by most probable number (MPN) method. Analysis of the sediments showed that COD content was higher in the sediments collected from Ansan-cheon and Shiwha-ho than those collected from sea area nearby. Particularly noticeable was the fact that heavy metal concentration was much higher in the sediments of Shiwha-ho area contaminated by heavy-metal, although they were rich in electron donor and electron acceptor for Fe(III)-reducing bacteria using lactate as an electron donor was in the range of 1.1$\times$106-4.6$\times$107MPNs/ml in the sediments collected from the sea-side of the lake, which were lower in heavy-methal concentration and higher in Fe-Mn content than those from other region. The number of Fe(III)-reducing bacteria using acetate as an electron donor was in the rang eof 4.3$\times$102-8.1$\times$105MPNs/ml in the same sediments. Chromate-reducing bacteria were more populated(4.6$\times$104-8.1$\times$105MPNs/ml) in the sediments contaminated by heavy metals. The number of sulfate-reducing bacteria wee counted in the sediments collected from the more contaminate inner-side than those from the sea-side of the lake.

• 한국환경농학회지
• /
• 제40권1호
• /
• pp.67-72
• /
• 2021

BACKGROUND: Biological iron redox transformation alters iron minerals, which may act as effective adsorbents for arsenate [As(V)] in the environments. In the viewpoint of alleviating arsenate, microbial Fe(III) reduction was sought under high concentration of As(V). In this study, Fe(III)-reducing bacteria were isolated from the wild plant rhizosphere soils collected at abandoned mine areas, which showed tolerance to high concentration of As(V), in pursuit of potential agents for As(V) bioremediation. METHODS AND RESULTS: Bacterial isolation was performed by a series of enrichment, transfer, and dilutions. Among the isolated strains, two strains (JSAR-1 and JSAR-3) with abilities of tolerance to 10 mM As(V) and Fe(III) reduction were selected. Phylogenetic analysis using 16S rRNA genesequences indicated the closest members of Pseudomonas stutzeri DSM 5190 and Paenibacillus selenii W126, respectively for JSAR-1 and JSAR-3. Ferric and ferrous iron concentrations were measured by ferrozine assay, and arsenic concentration was analyzed by ICP-AES, suggesting inability of As(V) reduction whereas ability of Fe(III) reduction. CONCLUSION: Fe(III)-reducing bacteria isolated from the enrichments with arsenate and ferric iron were found to be resistant to a high concentration of As(III) at 10 mM. We suppose that those kinds of microorganisms may suggest good application potentials for As(V) bioremediation, since the bacteria can transform Fe while surviving under As-contaminated environments. The isolated Fe(III)-reducing bacterial strains could contribute to transformations of iron minerals which may act as effective adsorbents for arsenate, and therefore contribute to As(V) immobilization

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제9권2호
• /
• pp.127-131
• /
• 1999

Anaerobically grown cells of an Fe(III)-reducing bacterium, Shewanella putrefaciens IR-l, were electrochemically active with an apparent reduction potential of about 0.15 V against a saturated calomel electrode in the cyclic voltammetry. The bacterium did not grow fermentatively on lactate, but grew in an anode compartment of a three-electrode electrochemical cell using lactate as an electron donor and the electrode as the electron acceptor. This property was shared by a large number of Fe(III)-reducing bacterial isolates. This is the first observation of a direct electrochemical reaction by an intact bacterial cell, which is believed to be possible due to the electron carrier(s) located at the cell surface involved in the reduction of the natural water insoluble electron acceptor, Fe(III).

• 미생물학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.133-138
• /
• 2002

금속 이온 환훤 세균에 의한 철(III)환원은 생물지구화학적 물질순환(biogeochemical cycle)에 무척 중요하다. 이는 크롬(Ⅵ)이나 우라늄(Ⅵ)과 같은 독성 중금속 물질의 환원과 유기물질의 산화에 모텔이 되기 때문이다. 총 37균주의 Fe (III)환원 세균을 소양호와 천호지의 저질토에서 각각 분리하였다. 두 정점 중 초기 Fe (II)의 함유량이 가장 높았던 것은 소양호의 저질토였으나 Fe (III)환훤능은 반대로 가장 낮은 Fe (II)함유량을 보여 주었던 천호지가 높게 나타났다. 또한 분리한 균주 중 천호지에서 분리한 균주 C2와 C3가 가장 높은 Fe (III) 환훤능을 보여 주었으며 이 균주를 이용하여 다양한 전자 공여체의 이용 여부를 실험하였다. Glucose, yeast extract, acetate, ethanol, toluene등을 이용하여 실험한 결과 두 균주 모두 glucose와 yeast extract만을 전자 공여체로 이용하였다. 또한 전자 수용체로 토양에 광범위하게 존재하는 humid acid와 nitrate를 이용하였으며 수율이 높은 nitrate reduction에 의해 환원되었던 humic acid가 다시 재 산화되는 것을 관촬할수 있었다. 활성능이 우수한 균주 C2와C3의 165S rRNA유전자 분석 결과에 의하면 Aeromonas hydrophila와 95%의 유사성을 보여주었다.

• 한국광물학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.111-118
• /
• 2001

미생물을 이용한 광물 합성은 현재 초기 연구 단계에 있으나 신소재 개발 측면에서 다양한 활용 가능성을 보이고 있다. 이 연구의 목적은 철 환원 박테리아를 이용한 코발트로 치환된 자철석의 합성 및 이의 광물학적 특성을 알아보는데 있다. 호열성 철 환원 박테리아인 TOR-39는 65에서 비정질 철 수화물과 코발트 이온 ($Co^{2+}$ 와 $Co^{3+}$ )을 환원 및 침전시켜 자철석을 합성하였다. EPMA 분석과 X-선회절분석 결과에 의하면 호열성 박테리아가 철수화물을 환원시켜 자철석을 합성시킬 때, 코발트 이온도 동시에 환원 및 침전시켜 코발트로 치환된 자철석을 형성시킨다. 미생물에 의한 코발트로 치환된 자철석의 합성은 나노미터 크기로 생성되기 때문에 산업적으로 많은 이용 가치가 있을 것으로 본다.

• Journal of Microbiology
• /
• 제39권4호
• /
• pp.273-278
• /
• 2001

Shewanela, putrefaciene IR-1 and MR-1 were cultivated by using various combinations electron donor-acceptor, lactate-Fe(III) lactate-nitrate, pyruvate-FE(III), pyruvate-nitrate H$_2$ acetate-Fe(III) and H$_2$-acetate-nitrate. Both strains grew fermentatively on pyruvate and lactate but not on without and electron acceptor. In culture with Fe(III), both astrains grew on pyruvate and lactate but on H$_2$-acetate- CO$_2$. In cultivation with nitrate, both stains grew on pyruvate lactage and on H$_2$-acetate-CO$_2$ The growth yields of IR-1 pyruvate, pyruvate-Fe(III) and lactate-Fe(III) were about 3.4, 3.5, and 3.6(g cell/M substrate), respectively. From the growth properties of both strains on media with Fe(III) as an electron acceptor, the bacterial growth was confirmed not to be increased by addition of Fee(III) as an electron acceptor to the growth medium, which indicates a possibility that the dissimilatory reduction of Fe(III) to Fe(III) may not be coupled to free energy production.