综述：利用异化金属还原细菌在微生物燃料电池中的力量

这篇综述深入探讨了异化金属还原细菌（DMRB）在微生物燃料电池（MFC）中的核心作用，揭示了其通过独特代谢机制将电子从有机底物传递至阳极的分子通路，重点分析了Shewanella和Geobacter等菌种在提升MFC稳定性与效率中的突破，并展望了材料科学、基因工程与可再生能源整合的应用前景。

　　

Abstract
异化金属还原细菌（Dissimilatory Metal-Reducing Bacteria, DMRB）作为微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells, MFCs）的关键驱动者，其通过胞外电子传递（Extracellular Electron Transfer, EET）将有机底物氧化产生的电子定向输送至阳极，这一过程为废弃物处理与可持续能源生产提供了创新解决方案。Shewanella oneidensis MR-1和Geobacter sulfurreducens因其高效的细胞色素网络和纳米导线结构成为研究焦点，其EET效率可达传统化学催化剂的80%以上。

Graphical Abstract
（此处描述图示内容：DMRB生物膜附着于阳极表面，通过细胞色素c₃
和导电纳米线形成电子传递链，伴随H⁺
跨膜转运驱动电流生成）

核心机制与物种优势
DMRB的代谢特殊性体现在其可绕过醌池（Quinone pool），直接通过外膜细胞色素（如OmcA、MtrC）和核黄素介导的电子穿梭完成EET。Geobacter的pili蛋白纳米导线能以<100nm的间距实现电子跳跃式传导，而Shewanella的 flavin-riboflavin 系统可在低电位（-0.3V vs. SHE）下维持电子流稳定。

应用挑战与突破
当前瓶颈包括：①生物膜在阳极的存活周期受质子积累抑制；②产电菌与甲烷菌的底物竞争导致库伦效率下降30-50%；③高温（>40°C）或极端pH会破坏EET蛋白构象。近期通过石墨烯/碳纳米管复合阳极材料可将功率密度提升至4.3W/m³
，而CRISPR-Cas9编辑的Shewanella突变株显示出2倍的电导率增长。

跨学科融合前景
将MFC与微生物电解池（Microbial Electrolysis Cell, MEC）联用可实现同步废水脱氮（NH₄
⁺
→N₂
）和产氢（0.8m³
/kg COD），而合成生物学改造的"电活性超级菌"或将在重金属污染土壤修复中发挥双重作用。