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{{Taxobox
| Taxon_WissName = Geobacter sulfurreducens
| Taxon_Rang = Art
| Taxon_Autor = [[Frank Jr. Caccavo|Caccavo]] et al. 1995
| Taxon2_WissName = Geobacter
| Taxon2_Rang = Gattung
| Taxon3_WissName = Geobacteraceae
| Taxon3_Rang = Familie
| Taxon4_WissName = Desulfuromonadales
| Taxon4_Rang = Ordnung
| Taxon5_WissName = Deltaproteobacteria
| Taxon5_Rang = Klasse
| Taxon6_WissName = Proteobacteria
| Taxon6_Rang = Abteilung
| Bild = Geobacter sulfurreducens.TIF
| Bildbeschreibung =
}}

Das [[Proteobacteria|Proteobakterium]] '''''Geobacter sulfurreducens''''' ist eine ''[[Geobacter]]''-Spezies, die zur [[Schwefelreduzierer|schwefelreduzier]]enden Gruppe der Ordnung [[Desulfuromonadales]] gehört.

== Beschreibung ==
Die Bakterien sind [[gramnegativ]]e unbewegliche Stäbchen, die 2 bis 3 × 0,5 µm groß werden. Es werden keine [[Spore|Sporen]] gebildet. Die Zellen enthalten [[Cytochrom c]] und wachsen noch in Medien mit einer [[Salzwasser|Salzkonzentration]], die der Hälfte der von Meerwasser entspricht, also 1,75 %. Ihr Wachstumsoptimum liegt zwischen 30 und 35 °C.

Sie sind strikt [[anaerob]] und [[Chemotrophie|chemoorganotroph]], das heißt, sie gewinnen ihre Energie aus organischen Stoffen. Sie oxidieren [[Acetat]] mit [[Eisen]](III), [[Schwefel]], [[Kobalt]](III), [[Fumarat]], oder [[Malat]] als [[Elektronenakzeptor]]. Auch [[Wasserstoff]] wird als [[Elektronendonor]] zur Eisen(III)reduzierung verwendet.

''G. sulfurreducens'' ist das erste isolierte Bakterium, das die Oxidation von Acetat oder Wasserstoff an die Eisen(III)reduzierung koppelt.

=== Artabgrenzung ===
Phylogenetisch ist ''G. sulfurreducens'' am nächsten mit ''[[Geobacter metallireducens]]'' verwandt. Beides sind metallreduzierende Bakterien, aber ''G. sulfurreducens'' kann im Vergleich dazu [[Mangan]](IV) nicht reduzieren, kann dafür aber Wasserstoff als Elektronendonor nutzen.'' G. sulfurreducens'' kann auch keine Alkohole oder aromatische Verbindungen wie Phenole als Elektronendonoren verwenden.

== Habitat ==

''G. sulfurreducens'' wurde aus Oberflächen[[sedimente]]n eines Grabens in [[Norman (Oklahoma)|Norman]] ([[Oklahoma]]) isoliert, der mit [[Kohlenwasserstoffe|Kohlenwasserstoffen]] verunreinigt war.<ref name="PMID7527204" /> [[Essigsäure|Acetat]] fungierte hierbei als [[Elektronendonator|Elektronendonor]] und [[Wertigkeit (Chemie)|dreiwertiges]] [[Eisen]] als [[Elektronenakzeptor]] [<nowiki/>[[Eisen(III)-phosphat|Eisenphosphat]] in Form von Eisen(III)-haltigem [[Diphosphate|Diphosphat]]].

== Historisches ==
Die erste Isolation von Mikroben der späteren Gattung ''Geobacter'' erfolgte 1987 durch Derek Lovley aus Sedimenten des [[Potomac River]].<ref name="DOI10.1038/330252a0">Derek R. Lovley, John F. Stolz, Gordon L. Nord, Elizabeth J. P. Phillips: ''Anaerobic production of magnetite by a dissimilatory iron-reducing microorganism.'' In: ''Nature.'' 330, 1987, S. 252, {{DOI|10.1038/330252a0}}.</ref> Die Gattung ''Geobacter'' wurde 1993 zusammen mit ihrer [[Typusart]] ''G. metallireducens'' durch Lovley ''et al.'' beschrieben<ref name="PMID8387263">D. R. Lovley, S. J. Giovannoni, D. C. White, J. E. Champine, E. J. Phillips, Y. A. Gorby, S. Goodwin: ''Geobacter metallireducens gen. nov. sp. nov., a microorganism capable of coupling the complete oxidation of organic compounds to the reduction of iron and other metals.'' In: ''Archives of microbiology.'' Band 159, Nummer 4, 1993, S. 336–344, PMID 8387263.</ref> und 1995 bestätigt.<ref name="DOI10.1099/00207713-45-3-619" /> 1994 erfolgte durch Caccavo ''et al.'' eine Beschreibung von ''Geobacter sulfurreducens'' als neue Art,<ref name="PMID7527204">F. Caccavo, D. J. Lonergan, D. R. Lovley, M. Davis, J. F. Stolz, M. J. McInerney: ''Geobacter sulfurreducens sp. nov., a hydrogen- and acetate-oxidizing dissimilatory metal-reducing microorganism.'' In: ''Applied and environmental microbiology.'' Band 60, Nummer 10, Oktober 1994, S. 3752–3759, PMID 7527204, {{PMC|201883}}.</ref> die ebenfalls 1995 bestätigt wurde.<ref name="DOI10.1099/00207713-45-3-619">[[International Union of Microbiological Societies|IUMS]]: ''Validation of the Publication of New Names and New Combinations Previously Effectively Published Outside the IJSB: List No. 54.'' In: ''International Journal of Systematic Bacteriology.'' 45, 1995, S. 619, {{DOI|10.1099/00207713-45-3-619}}.</ref>

== Wissenschaftliche Anwendungen ==
[[Datei:Proposal of catalyzing bio-voltage memristors.webp|mini|350px|''Geobacter sulfurreducens'' und seine [[Mikrobielle Nanodrähte|mikrobiellen Nanodrähte]]]]
Eine Arbeitsgruppe um den amerikanischen Physiker Mark Tuominen hat 2011 nachgewiesen, dass ein dünner Film aus ''G. sulfurreducens'' eine [[elektrische Leitfähigkeit]] von ca. 0,5 [[Siemens_(Einheit)|S]]/[[Meter|m]] aufweist.<ref>Malvankar NS, Vargas M, Nevin KP, Franks AE, Leang C, Kim BC, Inoue K, Mester T, Covalla SF, Johnson JP, Rotello VM, Tuominen MT, Lovley DR: ''Tunable metallic-like conductivity in microbial nanowire networks.'' In: [[Nat Nanotechnol]]. Vom 7. August 2011. {{DOI|10.1038/nnano.2011.119}}. PMID 21822253</ref> Eine ähnliche elektrische Leitfähigkeit zeigen [[Mikrobielle Nanodrähte|Nanofilamente]], die man aus den Bakterien gewinnen kann. Die Leitfähigkeit des Materials bleibt dabei über mehrere Zentimeter erhalten und ähnelt damit den elektrischen Eigenschaften synthetischer metallischer Nanostrukturen. Die Wissenschaftler interpretierten ihre Befunde so, dass ''G. sulfurreducens'' Proteine produziert, die elektrischen Strom leiten, was große Bedeutung für den Bau von Elektronikbauteilen im Nanomaßstab haben könnte. 2020 entwickelten Forscher mit Hilfe der leitfähigen [[Mikrobielle Nanodrähte|mikrobiellen Nanodrähten]] des Bakteriums einen [[Memristor]], der bei elektrischen Spannungen von unter 100 mV funktioniert. Der Memristor erlaubt den Betrieb durch [[Aktionspotenzial]]e von natürlichen [[Neuron]]en und kann [[Biosensor]]-Signale lokal verarbeiten. Die Technologie könnte für [[Neuromorphic Engineering|Gehirn-inspiriertes Computing]] und [[Brain-Computer-Interface|direkte Kommunikation mit biologischen Gehirnzellen]] eingesetzt werden.<ref>{{cite news |url=https://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/news/brain-computing-memory-artificial-synapse-memristor-a9473671.html |title=Scientists create tiny devices that work like the human brain |language=en |work=The Independent |date=2020-04-20 |access-date=2020-05-17}}</ref><ref>{{cite news |url=https://phys.org/news/2020-04-unveil-electronics-mimic-human-brain.html |title=Researchers unveil electronics that mimic the human brain in efficient learning |language=en |work=phys.org |access-date=2020-05-17}}</ref><ref>{{cite journal |first1=Tianda |last1=Fu |first2=Xiaomeng |last2=Liu |first3=Hongyan |last3=Gao |first4=Joy E. |last4=Ward |first5=Xiaorong |last5=Liu |first6=Bing |last6=Yin |first7=Zhongrui |last7=Wang |first8=Ye |last8=Zhuo |first9=David J. F. |last9=Walker |first10=J. |last10=Joshua Yang |first11=Jianhan |last11=Chen |first12=Derek R. |last12=Lovley |first13=Jun |last13=Yao |title=Bioinspired bio-voltage memristors |journal=Nature Communications |volume=11 |issue=1 |pages=1861 |bibcode=2020NatCo..11.1861F |doi=10.1038/s41467-020-15759-y |pmid=32313096 |pmc=7171104 |date=2020-04-20 |language=en}}</ref>

== Literatur ==
* F. Caccavo, D. J. Lonergan, D. R. Lovley, M. Davis, J. F. Stolz, M. J. McInerney: ''Geobacter sulfurreducens sp. nov., a hydrogen- and acetate-oxidizing dissimilatory metal-reducing microorganism.'' In: ''Applied and environmental microbiology.'' Band 60, Nummer 10, Oktober 1994, S. 3752–3759, PMID 7527204, {{PMC|201883}}.

== Weblinks ==
* [https://www.scinexx.de/news/technik/mikrobe-baut-stromleitende-proteinnetze/ Mikrobe baut stromleitende Proteinnetze – Bakterienfäden erweisen sich als ähnlich gute Elektronenüberträger wie Metalle]. Auf: [[scinexx]].de vom 8. August 2011.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* Personen
** [http://people.umass.edu/tuominen/ Mark Tuominen]
** [http://www.bio.umass.edu/micro/faculty/lovley.html Derek Lovley]
* Datenbanken
** '''[[List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature|LPSN]]''', Stichwort „Geobacter“ – http://www.bacterio.net/geobacter.html
** '''[[National Center for Biotechnology Information|NCBI]]''', Taxonomy browser, Stichwort „Geobacter sulfurreducens“ – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=35554

[[Kategorie:Desulfuromonadales]]
[[Kategorie:Desulfuromonadales (Ordnung)]]
[[Kategorie:Bakterium mit sequenziertem Genom]]

Geobacter sulfurreducens - Versionsgeschichte

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