Modeling biofilms with dual extracellular electron transfer mechanisms

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 15, Issue 44, 2013, Pages 19262-19283

  Renslow, Ryan ^a,d   Babauta, Jerome ^a   Kuprat, Andrew ^b   Schenk, Jim ^c   Ivory, Cornelius ^a   Fredrickson, Jim ^b   Beyenal, Haluk ^a  

^a Washington State University   (United States)

^b PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c WASHINGTON STATE UNIVERSITY   (United States)

^d PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ARTICLE; BIOFILM; BIOLOGICAL MODEL; DIFFUSION; ELECTRON; ELECTRON TRANSPORT; GEOBACTER; OXIDATION REDUCTION REACTION; PHYSIOLOGY; SHEWANELLA;

BIOFILMS; DIFFUSION; ELECTRON TRANSPORT; ELECTRONS; GEOBACTER; MODELS, BIOLOGICAL; OXIDATION-REDUCTION; SHEWANELLA;

EID: 84886792167     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cp53759e     Document Type: Article

References (94)

1. A. P. Borole G. Reguera B. Ringeisen Z. W. Wang Y. J. Feng B. H. Kim Energy Environ. Sci. 2011 4 4813 4834
2. B. E. Logan Nat. Rev. Microbiol. 2009 7 375 381
3. D. R. Lovley Nat. Rev. Microbiol. 2006 4 497 508
4. D. R. Lovley Curr. Opin. Biotechnol. 2008 19 564 571
5. C. Donovan A. Dewan D. Heo H. Beyenal Environ. Sci. Technol. 2008 42 8591 8596
6. F. Zhang L. Tian Z. He J. Power Sources 2011 196 9568 9573
7. J. S. Geelhoed A. J. M. Stams Environ. Sci. Technol. 2011 45 815 820
8. H. Liu S. Grot B. E. Logan Environ. Sci. Technol. 2005 39 4317 4320
9. Z. Du H. Li T. Gu Biotechnol. Adv. 2007 25 464 482
10. H. Liu R. Ramnarayanan B. E. Logan Environ. Sci. Technol. 2004 38 2281 2285
11. K. T. Finneran R. T. Anderson K. P. Nevin D. R. Lovley Soil Sediment Contam. 2002 11 339 357
12. D. R. Lovley J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 1997 18 75 81
13. D. R. Lovley M. J. Baedecker D. J. Lonergan I. M. Cozzarelli E. J. P. Phillips D. I. Siegel Nature 1989 339 297 300
14. W. B. Beech J. Sunner Curr. Opin. Biotechnol. 2004 15 181 186
15. J. Kan P. Chellamuthu A. Obraztsova J. E. Moore K. H. Nealson J. Appl. Microbiol. 2011 111 329 337
16. J. A. Gralnick D. K. Newman Mol. Microbiol. 2007 65 1 11
17. L. Shi T. C. Squier J. M. Zachara J. K. Fredrickson Mol. Microbiol. 2007 65 12 20
18. C. I. Torres A. K. Marcus H. S. Lee P. Parameswaran R. Krajmalnik-Brown B. E. Rittmann FEMS Microbiol. Rev. 2010 34 3 17
19. E. D. Brutinel J. A. Gralnick Appl. Microbiol. Biotechnol. 2012 93 41 48
20. N. J. Kotloski J. A. Gralnick mBio 2013 4 e00553-12 10.1128/mBio.00553-12
21. E. Marsili D. B. Baron I. D. Shikhare D. Coursolle J. A. Gralnick D. R. Bond Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 3968 3973
22. Y. A. Gorby S. Yanina J. S. McLean K. M. Rosso D. Moyles A. Dohnalkova T. J. Beveridge I. S. Chang B. H. Kim K. S. Kim D. E. Culley S. B. Reed M. F. Romine D. A. Saffarini E. A. Hill L. Shi D. A. Elias D. W. Kennedy G. Pinchuk K. Watanabe S. Ishii B. Logan K. H. Nealson J. K. Fredrickson Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 11358 11363
23. S. M. Strycharz A. P. Malanoski R. M. Snider H. Yi D. R. Lovley L. M. Tender Energy Environ. Sci. 2011 4 896 913
24. S. M. Strycharz-Glaven R. M. Snider A. Guiseppi-Elie L. M. Tender Energy Environ. Sci. 2011 4 4366 4379
25. H. von Canstein J. Ogawa S. Shimizu J. R. Lloyd Appl. Environ. Microbiol. 2008 74 615 623
26. A. K. Marcus C. I. Torres B. E. Rittmann Biotechnol. Bioeng. 2007 98 1171 1182
27. R. P. Pinto B. Srinivasan M. F. Manuel B. Tartakovsky Bioresour. Technol. 2010 101 5256 5265
28. Y. Z. Zeng Y. F. Choo B. H. Kim P. Wu J. Power Sources 2010 195 79 89
29. C. Picioreanu I. M. Head K. P. Katuri M. C. M. van Loosdrecht K. Scott Water Res. 2007 41 2921 2940
30. D. R. Bond D. R. Lovley Appl. Environ. Microbiol. 2003 69 1548 1555
31. D. J. Batstone J. Keller I. Angelidaki S. V. Kalyuzhnyi S. G. Pavlostathis A. Rozzi W. T. M. Sanders H. Siegrist V. A. Vavilin Water Sci. Technol. 2002 45 65 73
32. C. Picioreanu K. P. Katuri I. M. Head M. C. M. van Loosdrecht K. Scott Water Sci. Technol. 2008 57 965 971
33. C. Picioreanu M. C. M. van Loosdrecht T. P. Curtis K. Scott Bioelectrochemistry 2010 78 8 24
34. K. P. Nevin H. Richter S. F. Covalla J. P. Johnson T. L. Woodard A. L. Orloff H. Jia M. Zhang D. R. Lovley Environ. Microbiol. 2008 10 2505 2514
35. J. Kissel P. McCarty R. Street J. Environ. Eng. 1984 110 393 411
36. W. Bae B. E. Rittmann Biotechnol. Bioeng. 1996 49 683 689
37. B. E. Rittmann K. Dovantzis Water Res. 1983 17 1727 1734
38. J. R. Kim G. C. Premier F. R. Hawkes J. Rodriguez R. M. Dinsdale A. J. Guwy Bioresour. Technol. 2010 101 1190 1198
39. M. Lanthier K. B. Gregory D. R. Lovley FEMS Microbiol. Lett. 2008 278 29 35
40. S. B. Velasquez-Orta I. M. Head T. P. Curtis K. Scott J. R. Lloyd H. von Canstein Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010 85 1373 1381
41. N. S. Malvankar M. T. Tuominen D. R. Lovley Energy Environ. Sci. 2012 5 6247 6249
42. S. M. Strycharz-Glaven L. M. Tender Energy Environ. Sci. 2012 5 6250 6255
43. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"), Blackwell Scientific Publications, Oxford, 2nd edn, 1997
44. J. T. Babauta H. D. Nguyen T. D. Harrington R. Renslow H. Beyenal Biotechnol. Bioeng. 2012 109 2651 2662
45. J. T. Babauta N. Hung Duc H. Beyenal Environ. Sci. Technol. 2011 45 6654 6660
46. R. A. Bouhenni G. J. Vora J. C. Biffinger S. Shirodkar K. Brockman R. Ray P. Wu B. J. Johnson E. M. Biddle M. J. Marshall L. A. Fitzgerald B. J. Little J. K. Fredrickson A. S. Beliaev B. R. Ringeisen D. A. Saffarini Electroanalysis 2010 22 856 864
47. A. Johs L. Shi T. Droubay J. F. Ankner L. Liang Biophys. J. 2010 98 3035 3043
48. B. H. Lower R. Yongsunthon L. Shi L. Wildling H. J. Gruber N. S. Wigginton C. L. Reardon G. E. Pinchuk T. C. Droubay J. F. Boily S. K. Lower Appl. Environ. Microbiol. 2009 75 2931 2935
49. D. E. Ross S. L. Brantley M. Tien Appl. Environ. Microbiol. 2009 75 5218 5226
50. C. Leang X. Qian T. Mester D. R. Lovley Appl. Environ. Microbiol. 2010 76 4080 4084
51. C. R. Myers J. M. Myers Lett. Appl. Microbiol. 2003 37 254 258
52. L. A. Shi D. J. Richardson Z. M. Wang S. N. Kerisit K. M. Rosso J. M. Zachara J. K. Fredrickson Environ. Microbiol. Rep. 2009 1 220 227
53. H. D. Nguyen R. Renslow J. Babauta B. Ahmed H. Beyenal Sens. Actuators, B 2012 161 929 937
54. C. I. Torres A. K. Marcus P. Parameswaran B. E. Rittmann Environ. Sci. Technol. 2008 42 6593 6597
55. P. J. Mohr B. N. Taylor D. B. Newell Rev. Mod. Phys. 2008 80 633 730
56. D. Baron E. LaBelle D. Coursolle J. A. Gralnick D. R. Bond J. Biol. Chem. 2009 284 28865 28873
57. R. S. Renslow P. D. Majors J. S. McLean J. K. Fredrickson B. Ahmed H. Beyenal Biotechnol. Bioeng. 2010 106 928 937
58. O. Bretschger A. C. M. Cheung F. Mansfeld K. H. Nealson Electroanalysis 2010 22 883 894
59. G. J. Newton S. Mori R. Nakamura K. Hashimoto K. Watanabe Appl. Environ. Microbiol. 2009 75 7674 7681
60. Y. J. Tang A. L. Meadows J. D. Keasling Biotechnol. Bioeng. 2007 96 125 133
61. L. S. Fan R. Leyvaramos K. D. Wisecarver B. J. Zehner Biotechnol. Bioeng. 1990 35 279 286
62. D. L. Nelson, A. L. Lehninger and M. M. Cox, Lehninger Principles of Biochemistry, W. H. Freeman, New York, 2008
63. G. L. Bas, The Molecular Volumes of Liquid Chemical Compounds from the point of view of Kopp, Longmans, Green & Co, London, 1915
64. EPA, EPA On-line Tools for Site Assessment Calculation: Estimated Diffusion Coefficients-Extended Chemical Range, http://www.epa.gov/athens/ learn2model/part-two/onsite/estdiffusion-ext.html, Accessed December 16, 2010
65. W. Hayduk H. Laudie AIChE J. 1974 20 611 615
66. W. A. Tucker and L. H. Nelken, in Handbook of chemical property estimation methods: environmental behavior of organic compounds, ed., W. J. Lyman, D. H. Rosenblatt, and, W. F. Reehl, American Chemical Society, Washington, DC, 1982
67. M. Rosenbaum M. A. Cotta L. T. Angenent Biotechnol. Bioeng. 2010 105 880 888
68. D. R. Lovley E. J. P. Phillips F. Caccavo Appl. Environ. Microbiol. 1992 58 3205 3206
69. O. S. Ksenzhek S. A. Petrova Bioelectrochem. Bioenerg. 1983 11 105 127
70. M. F. Verhagen W. R. Hagen J. Electroanal. Chem. 1992 334 339 350
71. A. J. Bard and L. R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, New York, 2001
72. A. A. Carmona-Martinez F. Harnisch U. Kuhlicke T. R. Neu U. Schroder Bioelectrochemistry 2013 93 23 29
73. A. K. Marcus C. I. Torres B. E. Rittmann Electrochim. Acta 2010 55 6964 6972
74. R. S. Renslow J. T. Babauta P. D. Majors H. Beyenal Energy Environ. Sci. 2013 6 595 607
75. B. Rittmann and P. McCarty, Microbial Kinetics, McGraw-Hill, New York, NY, USA, 2000, ch. 3, p. 768
76. W. B. Whitman D. C. Coleman W. J. Wiebe Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998 95 6578 6583
77. H. Zeng T. C. Zhang Water Res. 2005 39 4941 4952
78. W. R. Hagen Eur. J. Biochem. 1989 182 523 530
79. E. D. Covington C. B. Gelbmann N. J. Kotloski J. A. Gralnick Mol. Microbiol. 2010 78 519 532
80. M. Y. El-Naggar G. Wanger K. M. Leung T. D. Yuzvinsky G. Southam J. Yang W. M. Lau K. H. Nealson Y. A. Gorby Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 18127 18131
81. A. K. Manohar O. Bretschger K. H. Nealson F. Mansfeld Bioelectrochemistry 2008 72 149 154
82. B. H. Lower R. Yongsunthon L. Shi L. Wildling H. J. Gruber N. S. Wigginton C. L. Reardon G. E. Pinchuk T. C. Droubay J.-F. Boily S. K. Lower Appl. Environ. Microbiol. 2009 75 2931 2935
83. B. H. Lower L. Shi R. Yongsunthon T. C. Droubay D. E. McCready S. K. Lower J. Bacteriol. 2007 189 4944 4952
84. R. Abboud R. Popa V. Souza-Egipsy C. S. Giometti S. Tollaksen J. J. Mosher R. H. Findlay K. H. Nealson Appl. Environ. Microbiol. 2005 71 811 816
85. N. S. Wigginton K. M. Rosso B. H. Lower L. Shi M. F. Hochella, Jr. Geochim. Cosmochim. Acta 2007 71 543 555
86. F. C. Neidhardt, J. L. Ingraham and M. Schaechter, Physiology of the bacterial cell: a molecular approach, Sinauer Associates, Sunderland, 1990
87. B. Cao L. Shi R. N. Brown Y. Xiong J. K. Fredrickson M. F. Romine M. J. Marshall M. S. Lipton H. Beyenal Environ. Microbiol. 2011 13 1018 1031
88. B. R. Ringeisen E. Henderson P. K. Wu J. Pietron R. Ray B. Little J. C. Biffinger J. M. Jones-Meehan Environ. Sci. Technol. 2006 40 2629 2634
89. R. Delaune and K. Reddy, in Encyclopedia of Soils in the Environment, ed., D. Hillel, Academic Press, 2005, pp. 366-371
90. R. Renslow J. Babauta A. Dohnalkova M. Boyanov K. Kemner P. Majors J. Fredrickson H. Beyenal Energy Environ. Sci. 2013 6 1827 1836
91. A. Jain G. Gazzola A. Panzera M. Zanoni E. Marsili Electrochim. Acta 2011 56 10776 10785
92. Y. Liu H. Kim R. Franklin D. R. Bond Energy Environ. Sci. 2010 3 1782 1788
93. A. K. Marcus C. I. Torres B. E. Rittmann Bioresour. Technol. 2011 102 253 262
94. B. V. Merkey D. L. Chopp Bull. Math. Biol. 2012 74 834 857