kwartalnik "Edukacja Biologiczna i Środowiskowa"

ISSN 1643-8779



Bakterie produkują złoto

Bakterie Delftia acidovorans potrafią formować nanocząstki  złota  w roztworze zawierającym jony tego metalu (III) – podali 3.02.2013 r. na łamach czasopisma Nature Chemical Biology kanadyjscy naukowcy (Johnston i wsp., 2013).

Jony złota(III) są formą jonową złota najbardziej rozpowszechnioną w ziemskich warunkach naturalnych (Usher i wsp., 2009). Bakteria Delftia acidovorans przekształca je w nienaładowane nanocząstki w akcie samoobrony. Jony złota (Au3+) są bowiem dla niej toksyczne, w przeciwieństwie do złota w postaci – kolonie Delftia acidovorans, podobnie jak inne kolonie bakteryjne, mogą żyć na samorodkach złota.

Metale takie jak złoto, srebro czy rtęć w postaci jonowej (Au3+, Ag+ czy Hg2+) hamują wzrost i rozwój bakterii (to dlatego w przypadku bardzo trudno gojących ran poleca się leki oraz opatrunki zawierające jony srebra) (Niehs 1999). Jak wykazały badania przeprowadzone przez Kanadyjczyków, bakterie D. acidovorans wydzielają metabolit wtórny – delftibaktynę (ang. delftibactin), który poprzez wytrącanie nienaładowanych nanocząstek złota z roztworu powoduje obniżenie stężenia jonów Au3+ w otoczeniu bakterii.

W artykule zaproponowano dwa różne mechanizmy powodujące wydzielanie złota z roztworu. Pierwszy to chelatacja, czyli tworzenie kompleksu wielordzeniowego jonu złota(III) przez delftibaktynę i bezpośrednie wytrącanie utworzonego kompleksu chelatowego z roztworu.

 

Drugi to kompleksowanie chelatowe jonu złota(III) przez delftibaktynę, a następnie jego redukcja do formy atomowej w reakcji oksydacyjnej dekarboksylacji, po czym chelatowanie kolejnego jonu złota(III) przez tę samą cząsteczkę i bezpośrednie wytrącanie kompleksu delfibaktyna – złoto (jak w pierwszym modelu).

W tym samym artykule autorzy podają, że proces redukcji złota przez delftibaktynę uzyskaną z komórek bakteryjnych D. acidovorans zachodzi w warunkach laboratoryjnych w roztworach o odczynie obojętnym i w temperaturze pokojowej, jest szybki i znacznie bardziej wydajny od tradycyjnych sposobów otrzymywania nanocząstek złota przy użyciu cytrynianów.

Jak twierdzi Frank Reith z University of Adelaide z Australii, współautor podobnej pracy, dotyczącej gromadzenia nanocząstek złota, tym razem wewnątrz komórek bakterii Cupriavidus metallidurans (Reitha i wsp., 2009), niewykluczone, że w przyszłości będzie można wykorzystać delftibaktynę do syntezy katalizatorów zawierających nanocząstki złota oraz do oczyszczania wód odpadowych pochodzących z kopalni metali ciężkich.

 

Literatura

[1] C. W. Johnston, M. A Wyatt, X. Li, A. Ibrahim, J. Shuster, G. Southam, N. A. Magarvey, Gold biomineralization by a metallophore from a gold-associated microbe, Nature Chemical Biology, 9 (2) 2013

[2] A. Usher, D. C. McPhail, J. Brugger, A spectroscopic study of Au(III) halide-hydroxidecomplexes at 25-80 °C, Geochimica Cosmochimica Acta 77, 3359, 2009 

[3] D. H. Niehs, Microbial heavy-metal resistance, Applied Microbiology and Biotechnology,  51 1999

[4] F. Reitha et. al, Mechanisms of gold biomineralization in the bacterium Cupriavidus metallidurans, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 9 (106), 42 2009

 

Marcin Chrzanowski, PPP IBE

Tekst pochodzi z EBiŚ 1/2013