L’electrosíntesi microbiana (MES en anglès) utilitza l’electricitat i el diòxid de carboni (CO2) com a única font d’energia i carboni durant els processos bioelectroquímics per a la biosíntesis. Aquest procés es duu a terme en sistemes bioelectroquímics (BES en anglès) aprofitant els microorganismes coneguts com electroactius. Durant l’electrosíntesi microbiana, l’hidrogen (H2) ha estat destacat com a intermediari clau involucrat en varietat de metabolismes microbians durant la reducció del CO2. Els processos bàsics en el MES depenen de la transformació de l’electricitat (electrons) en energia química en el procés anomenat transferència d’electrons (EET en anglès). Per estudiar els gens potencialment implicats en la transferència d’electrons, es va usar un reactor electrometanogènic. L’anàlisi de la composició de la comunitat microbiana, utilitzant l’ADN i l’ADN complementari, van destacar Methanobacterium sp. com a principal arqueu. Per determinar els nivells d’expressió gènica de [NiFe]-hidrogenases (Eha, Ehb i Mvh), heterodisulfur reductasa (Hdr), coenzim F420 [NiFe]-hydrogenasa (Frh) i la proteïna de maduració HypD, es van induir canvis a curt termini en el flux d’electrons (circuit elèctric obert o tancat). Els resultats obtinguts amb RT-PCR suggerien que els mecanismes implicats en la transferència d’electrons no es trobaven regulats a nivell transcripcional. Alguns microorganismes poden servir com a potencials bio-productors d’H2 en els biocàtodes. En aquest treball s’estudia la producció biològica d’H2 en biocàtodes operats a -1.0 V vs. Ag/AgCl, emprant una metodologia comparable i CO2 com a font de carboni. Es van escollir deu soques bacterianes dels gèneres Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodocyclus, Desulfovibrio i Sporomusa, totes elles descrites com a candidats per a la producció d’H2. Vuit de les deu soques testades van mostrar electroactivitat i les taxes de producció d’H2 van ser significativament superiors respecte a les condicions abiòtiques (de 2 a 8 vegades) en dues d’elles (Desulfovibrio paquesii DSM 16681 i Desulfovibrio desulfuricans DSM 642). L’aplicació de biocàtodes per a la producció sostinguda d’H2 pot ser que no sigui prou eficient per a mantenir els requeriments que han de permetre incentivar el metabolisme d’altres soques microbianes. En conseqüència, hem aplicat tècniques d’enginyeria genètica per incrementar l’habilitat de D. paquesii per a la producció d’H2. Els gens seleccionats per ser sobre-expressats van ser la [Fe]-hidrogenasa i el citocrom c3 en dues soques, D. vulgaris DSM 644 i D. paquesii DSM 16681. Es van testar diverses condicions i protocols experimentals per la implementació dels mecanismes adients que asseguressin la sobre-expressió dels gens seleccionats. Les aproximacions presentades han contribuït a entendre millor el paper clau de l’H2 durant l’electrosíntesi microbiana i han derivat en diverses conclusions. La primera és que expandir el coneixement sobre els mecanismes de transferència d’electrons ha de permetre un millor control dels sistemes bioelectroquímics. La segona és que el requeriment d’H2 per poder operar de manera sostinguda els processos bioelectroquímics pot subministrar-se d’una manera eficient usant microorganismes amb la capacitat de produir H2. I per últim, que l’aplicació de la biologia sintètica així com dels co-cultius definits han de ser considerades dues contribucions prometedores en el camp de les tecnologies bioelectroquímiques.