趋磁细菌
不同海洋生境沉积物趋磁细菌的多样性研究
不同海洋生境沉积物趋磁细菌的多样性研究趋磁细菌(magnetotactic bacteria)是一类能够沿磁力线运动的特殊细菌,在海洋与淡水生境的有氧-无氧过渡区中广泛存在。
自1975年美国学者Blakemore在Science上报道了趋磁细菌之后,科学家陆续从海洋、湖泊以及土壤等不同水陆生境中发现了形态多样的趋磁细菌,分属变形菌门下的α-变形菌纲、γ-变形菌纲与δ-变形菌纲、硝化螺旋菌门以及Candidate division OP3。
趋磁细菌具有趋磁性是因为体内含有起导向作用的细胞器——磁小体。
本论文借助多种调查与实验技术,诸如光学显微镜观察,透射电子显微镜观察、分子生物学研究技术等,分别对位于不同海区生境的趋磁细菌分布与多样性进行了研究。
其中青岛太平湾采样点处于黄海潮间带;海南三亚天涯海角采样点处于南海潮间带;海底沉积物则在东海进行采样。
本研究揭示了上述地区趋磁细菌的多样性。
在青岛太平湾潮间带、海南三亚天涯海角潮间带发现了一定量的趋磁细菌。
潮间带趋磁细菌形态以球形-卵球形的趋磁球菌为主。
这些趋磁细菌磁小体大多数成链排列,有单链、双链与多链。
磁小体的成分为Fe3O4。
此外,细胞内含有大小不等的含磷颗粒。
16S rRNA 基因序列测序比对的结果显示,在春季青岛太平湾发现的趋磁细菌分属13个OTU,隶属于α-变形菌纲,其中有9个是潜在的新种,5个是潜在的新属;在秋季青岛太平湾发现的趋磁细菌分属11个OTU,隶属于α-变形菌纲,其中有6个是潜在的新种,2个是潜在的新属;在海南三亚天涯海角发现的趋磁细菌分属9个OTU,8个OTU隶属于α-变形菌纲,1个OTU隶属于γ-变形菌纲,其中有8个OTU是潜在的新种,5个OTU是潜在的新属。
在东海的19个站位发现了趋磁细菌,大多数站位趋磁球菌占优势。
在8-5站位的沉积物中发现了一个特殊的趋磁杆菌。
趋磁杆菌长约5μm,平均宽度约0.8μm。
在菌体较粗的一端,有两个圆形囊泡状结构,直径约0.75μm,有一条纵贯细胞体的、由49个磁小体构成的磁小体链。
趋磁细菌
u r V ：某时刻细菌的速度
ur m ：细菌的磁矩
uu r F uuh：平行于鞭毛运动的力 r Fv ：垂直于鞭毛运动的力
uu r ur u r M mag = m × B （磁场产生的力矩） . uu uu r r uu r M visc = µ R(θ eθ − ϕ sin θ eϕ )（环境粘滞引起的力矩） uu r uu r uu r Fv = Fv cos ωteϕ + Fv sin ωteθ
神秘的海洋微生物 ——趋磁细菌 趋磁细菌
（Magnetotactic bacterium ）
在北京地区发现的野生型趋磁球菌， 含有3条磁小体链
美国航空航天局发布消息称，他们对火星陨石“艾 伦·希尔斯84001”做出的最新分析显示，这块陨石 晶体结构中的微型磁铁矿晶体可能是由一种名为趋 磁细菌的生物形成的。
uu r dϕ 沿 eϕ 方向绕自身旋转的方程：µ R sin θ − τ 0 sin ω f t = 0
dθ + τ 0 cos ωt f t − mB sin θ = 0 描述细菌在磁场中排列的方程： µ R dt
dt
这样，趋磁性的最简单解释是， 这样，趋磁性的最简单解释是，一个正在游动 的细菌由于地磁场施加于磁性小体的转动力矩 而被动地指向磁场。 而被动地指向磁场。
答案就是它内部有10个以上的磁力晶体组成的链。这 些晶体共同组成了一个微型的罗盘。因为地球磁场在 大部分地方都是倾斜的如下图，趋磁性细菌就根据磁 场上下游动到达它的目的地。
五，趋磁细菌在磁场运动定位
细菌的运动和转动是由其一端的鞭毛转动控制的 为了解释细菌在磁场中的定位把细菌看做球体如图所示，解转动方程。 u r B ：外磁场 θ ：转轴与磁场的夹角 ϕ ：自旋角度
趋磁细菌特性及其应用前景
趋磁细菌特性及其应用前景摘要：趋磁细菌具有独特的磁场运动特性、生物学特性，其磁小体可作为生物活性物质的固定载体、磁记忆材料等。
在此介绍了趋磁细菌的发现、种类、特点及趋磁细菌在重金属废水处理、生物导航、医学及地质学研究等方面的应用前景。
关键词：趋磁细菌；磁小体；应用Abstract：Magnetotactic bacteria has specifically magnetic athletic and biological property, and magnetosomes can be used as materials of fixed vector and memory. Its discovery, types and characteristics were described, and its applications in wastewater containing heavy metal treatment, bionavigation, medical science and geology also were introduced in the paper.Key words：Magnetotactic bacteria; magnetosomes; application趋磁细菌（Magnetotactic bacteria）是一类能够沿着磁力线运动的特殊细菌，其内含有对磁场敏感性的磁小体（magnetosome）,起导航的作用，并借助滋生的鞭毛来运动。
这种细菌具有两种类型的趋磁性运动：即在北半球向地理北极（地磁S极），沿地磁力线往北向下运动；而在南半球则向地理南极（地磁N极），盐地磁力线往南向下运动；在赤道附近则二者皆有（1）。
这样的趋磁性运动可以协助它们逃避有害的氧环境，向下泳动并停留在其生长的最适宜环境——有氧/无氧过渡区（OATZ）。
磁小体作为细菌的“生物磁针”感受地球磁场或外加磁场，使菌体沿磁场方向定向游弋或排列，这种特性叫“趋磁性”。
趋磁细菌——新型的靶向药物载体
趋磁细菌——新型的靶向药物载体wade由于肿瘤组织的血管生长无法跟上肿瘤细胞的增殖速度，因此肿瘤内部氧气的消耗要大于供给，从而导致了肿瘤酸性和缺氧的微环境。
目前治疗肿瘤常用的靶向载体有脂质体、聚合物胶束、纳米粒子等，但是这些载体在体内具有循环时间短、渗透能力弱、缺少对缺氧区域的靶向能力等特点，从而很难对肿瘤缺氧区域进行靶向治疗。
近日，加拿大蒙特利尔综合理工学院Sylvain Martel教授领衔的研究团队在《Nature Nanotechnology》杂志上介绍了肿瘤缺氧区域靶向治疗的解决方法。
他们通过与蒙特利尔大学、麦吉尔大学的研究团队进行合作，在趋磁细菌的基础上成功研制出了纳米机器人。
趋磁细菌是指能够在体内合成具有磁性（主要成分为四氧化三铁的磁小体）物质的一类细菌，其特点是在地球磁场的作用下，可以凭借磁力的导向作用向更适宜其生存的缺氧区域移动。
基于该特点，研究人员联想到是否可以利用这类细菌将药物运送到肿瘤的缺氧区移动呢？最终研究结果表明，在趋磁细菌基础上研制出的纳米机器人可以借助于外加磁场的导向作用以及细菌本身对缺氧的感知和趋向性作用，可有效地将药物运载到肿瘤缺氧区域进而达到治疗肿瘤的作用。
研究人员把绿色荧光标记的细菌注射到肿瘤周围并对肿瘤组织的缺氧区域进行染色，通过荧光共聚焦观察该类细菌在肿瘤区域中的分布情况，发现细菌主要分布的位置与缺氧区域相重合，这表明细菌能够主动地向肿瘤缺氧区域移动并富集。
研究人员将所观察到的现象归结为三个主要的原因：1.外界磁场对于趋磁细菌的导向作用；2.细菌本身对于缺氧区域的自我推进；3.细菌对于缺氧区域的敏感性和靶向作用。
通过与聚合物微球以及死细菌对比，发现后两者在肿瘤内的扩散尤其是向着缺氧区域的靶向作用受到了极大的限制。
研究人员还利用可断裂的化学键将载有抗肿瘤药物的脂质体连接到细菌表面，进而构建成为以趋磁细菌为载体的新型药物运输系统。
在外界磁场以及细菌本身对于缺氧区域的靶向性作用下，更好地将抗肿瘤药物运送到肿瘤组织的深层缺氧区域，并取得了更优的抗肿瘤治疗效果。
趋磁细菌概述及应用进展_贺丹
的载体应用于肿瘤的靶向诊治； 通过对磁小体表 面的脂膜加以修饰从而固定某些细胞（如绵羊红 细胞、人体白细胞等），使细胞具有趋磁性并可进 行 磁 分 离 ； 通 过 酶 、 抗 体 、 糖 化 血 红 蛋 白 （HbAlc） 等大分子物质与细菌磁颗粒的连接应用于生物传 感技术的研究以及临床检测； 根据趋磁细菌磁性 纳米颗粒在交变磁场的作用下吸收磁场能量产生
2011年 第 46 卷 第 9 期
生物学通报
7
趋磁细菌概述及应用进展*
贺 丹 2 宋 娜 玲 1 贺 欣 1**
（1 中 国 医 学 科 学 院 北 京 协 和 医 学 院 放 射 医 学 研 究 所 ， 天 津 市 分 子 核 医 学 重 点 实 验 室 天 津 300192 2 山 东 大 学 威 海 校 区 海 洋 学 院 山 东 威 海 264209 ）
关键词 趋磁细菌 磁小体 应用 中 国 图 书 分 类 号 ：Q939.93；R318 文 献 标 识 码 ：A
1 趋磁细菌的发现研究过程 意 大 利 Pavia 大 学 微 生 物 研 究 所 的 医 学 博 士
Salvatore Bellini 在 1958 年 检 测 水 样 中 的 病 原 菌
趋磁细菌不是分类学上的名词， 它是对体内 含磁性颗粒并表现出趋磁行为的所有细菌的通 称。 通过对目前已分离纯化的一些趋磁细菌菌株 的 16S rDNA 序 列 的 系 统 进 化 分 析 ， 发 现 趋 磁 细 菌 只 存 在 于 Proteobacteria 和 Nitrospira 这 2 个 门 内 ，多 数 位 于 Proteobacteria 门 的 α 亚 纲 和 δ 亚 纲 ， 而 Nitrospira 门 中 只 有 Magnetobacterium bavaricum 一 种 趋 磁 细 菌 的 存 在 ［1］。 在 最 新 版 的 伯 杰 系 统 细 菌 学 手 册 中 ， 趋 磁 细 菌 被 分 别 归 入 Magnetospirillum 和 Magnetobacterium 属 中 。 其 中 对 M. magnetotacticum MS -1、Magnetospiri - llumsp. AMB -1 及 M. gryphiswaldense MSR-1 等 菌 株 的 研 究 较 为 普 遍 与 深 入 ［2］。 2 趋磁细菌的生物特征
趋磁细菌与磁小体讲稿
趋磁细菌的特点
趋磁菌为微好氧菌, 革兰氏染色阴性(G 一) 在北半球分离到的趋磁菌会向地理北极(即
地磁南极S) 游动; 在南半球趋磁菌则趋向地 理南极(即地磁北极N )泳动; 在赤道附近则 既有趋向S极, 也有趋向N 极的.趋磁细菌分 “追南型”、“追北型”和“混和型”。
趋磁细菌和磁小体应用的局限性
尽管趋磁细菌磁小体的生物技术潜能被人 们所认识，但至今没有商业的运用，这主 要与趋磁细菌难以培养及磁小体形成量有 关；
另一个重要原因是人们对趋磁细菌磁小体 生物矿化过程的生物化学和遗传机制（如 细胞基质是如何控制磁小体的成核和增长， 磁小体膜的结构和蛋白组成）了解得不够
趋磁细菌的定义
趋磁细菌（Magnetotactic bacterium）是一 类在外磁场的作用下能作定向运动并在体 内形成纳米磁性颗粒的细菌，其主要分布 于土壤、湖泊和海洋等水底污泥中
趋磁细菌的发现
趋磁细菌是在1975年由勃莱克摩（Richard P. Blakemore）发现的，他发现这些细菌在 显微镜下观察时总是移向载玻片的一边。 如果拿一个磁铁靠近载玻片，细菌就会向 磁铁的N极移动。
或者可能是微生物利用铁的氧化还原反应 过程中产生的一种代谢物的副产品具有磁 性。
也可能是过剩铁的贮藏；另外也可能与菌 体分解过氧化氢的能力有关
不同形态的趋磁细菌
球形、卵形的趋磁细菌
杆形趋磁细菌
螺旋形的趋磁细菌
多细胞聚集体趋磁细菌
磁小体的定义
趋磁细菌在细胞内矿化合成有生物膜包被、纳米 尺寸单磁畴级别晶体磁铁矿（Fe3O4）或胶黄铁 矿（Fe3S4）颗粒，在细胞内多呈链状排列。磁 小体链作为趋磁细菌的“生物磁针”感受地球磁 场或外加磁场，使菌体沿磁场方向定向游弋。磁 小体的合成受到趋磁细菌基因的严格控制，形态 和大小具有菌株特异性，即每种趋磁细菌所合成 的磁小体大小和形态是均一的。
趋磁细菌_生物地球化学作用的范例
趋磁细菌)))生物地球化学作用的范例*贾蓉芬¹ 彭先芝¹ 高梅影º 戴顺英º(¹中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广州 510640;º中国科学院武汉病毒研究所,武汉 430071)摘要 趋磁细菌(M B)属变形菌纲,为简单的原核细胞。
它的最大特征是体内长有磁小体(MSs),沿地磁线运动。
MSs 由膜及其内部的无机矿物或铁素(含铁蛋白质)组成,无机矿物有铁的氧化物系列或铁的硫化物系列,它们是MB 的代谢产物,也是最早发现的有机界面生物矿化作用的范例。
文章在广泛调查的基础上,选择源于黄土剖面S 0,S 1和S 5古土壤层中的MB 为研究重点,对它们进行了形态与生理生化特征的观察与检测,生命元素和生命小分子脂肪酸的色质谱与能谱测定,并在没有添加营养和铁源的条件下,开展了MSs 的生长特点及它对环境磁性影响的模拟实验。
黄土中的MB 以杆状为主,杆状的长与宽之比随温度的降低而变大。
MSs 中的矿物为铁的氧化物系列,在较低温度并有一定温度差(8~18e )的情况下生长较好。
菌体老化后菌膜发生自溶,MSs 脱落到体外,可能成为沉积物中细粒磁性物质的重要组分。
因此它们在古地磁与古气候记录上具有重要的意义。
通过对不同级别生物分子的了解与测试,MSs 的矿物成分与形成机理研究,以及MSs 中磁铁矿的铁和氧同位素测定,可进一步认识MB 在沉积物中的生物地球化学作用。
主题词 趋磁细菌 磁小体 第四纪沉积物 生物地球化学作用1 有机质与磁化率关系的启示笔者在段家坡黄土剖面L 1-L 6序列层段的19块样品中检测到古土壤中的有机质含量高于相邻的黄土层,并发现有机质的含量与磁化率的大小呈正相关[1],后来在对渭南剖面和西峰剖面中的高密度样品的测试进一步证实了这一关系,这两个剖面有机质与磁化率的相关系数分别为0.98(L 1-S 1-L 2序列层段,229个样品)和0.80(L 1-L 6序列层段,162个样品)[2]。
趋磁细菌的磁小体
合成的基因， 构建趋磁工程菌， 进而能通过基因工 程菌的工业发酵生产磁小体材料。经过近 "# 年的 研究， 人们在磁小体形成的分子生物学、 生物化学、 化学和遗传学等研究方面取得了重大进展， 本文对 趋磁细菌的磁小体研究进行了回顾和展望。
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趋磁细菌
“ 趋磁细菌” 没有分类学的意义， 代表了苛求复
收稿日期： )##*+#)+), 修回日期： )##*+#-+#,
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（ ；另 一 属 暂 归 为 双 丛 球 菌 属 !"#$%&’(’))#* ） （ 。在北半球分离到的趋磁细菌会沿 +’),&-,.,..#% ） 磁力线向地理北极（ 即地磁南极 (） 游动； 在南半球 趋磁细菌则趋向地理南极（ 即地磁北极 H） ； 在赤道 附近既有趋向 ( 极， 也有趋向 H 极的。 从自然界采集的样品， 不需要分离和培养， 趋
B］ 为两属［ ： 一是以趋磁水螺菌为代表的水螺菌属
趋磁细菌的磁小体颗粒为单磁畴极（ 晶体， (F） 大小均匀、 纳米级 （ ） 、 具有较大的比面 )# E ,)#2@ 值， 颗粒外有生物膜包被， 不产生细胞毒性， 具有极 好的生物相容性， 因此可以作为新一代纳米磁性材 料在磁性材料、 生物工程、 临床医药和废水处理等 许多领域有潜在的不可估量的应用前景 。趋磁 细菌作为一种新的有用的生物资源是近年来研究
表明， 趋磁性作为一个特征或许已经进化几次， 然
8） 122&，1&（
#&］ 为末端电子受体来合成 !"# $% ［ 。
李文兵 等： 趋磁细菌的磁小体
1#
#*］ 近年 来， 报 道 ! + "#$%&’()*+,-.(- ， ’"(") 等［ ! + /*".-010*20’23/ ,-./0 和 ! + /*".-0’23/ 能在一
趋 磁 细 菌
大小20到100纳米。
（一）关于磁小体的合成
磁小体的合成涉及磁小体膜的形成、铁的
吸收和转运、磁小体晶体的矿化、成熟以 及磁小体的链状排列等。
磁小体膜的形成
磁小体膜在磁小体的合成中起着关 键的不可代替的作用。由于磁小体 膜的存在，在其内部形成了特定的 氧化还原电势和Ph，同时还能精确 控制内部铁离子浓度，从而保证了 磁铁矿晶体在其中形成。
引入
原核生物和真核生物区别之一——原核生
物不含类似真核生物膜结构的细胞器。有 绝对性吗？ 答案~No 有一种特殊的原核细菌含有类似真核生物 的有膜结构的细胞器
The
magnetotactic
bacterium
趋
磁
细
菌
报告人：马淑媛 王文越 2012.12.29
一 趋磁细菌的定义
趋磁细菌
总结
磁小体是趋磁细菌特有于很多真核生物细胞器 与有共同特征的膜器官。 磁小体合成相关的蛋白。
磁小体膜由细胞膜内陷形成，包含许多可能与 磁铁矿的形成是细胞膜和磁小体膜共同的作用。
五 趋磁细菌的价值和前景展望
1.作为“导弹分子”，能够运载药物非常准 确地到达相应的靶细胞或组织，在医学治 疗和诊断上具有重要意义； 2.磁小体可以作为新一代的磁性材料，使磁 带等具有更好的性能； 3.制作磁化细胞，是细胞培养更加容易筛选， 同时还可以作为转基因技术的载体。
综上两点，多数学者认为，细胞膜
在GTP酶的作用下部分发现内陷形 成磁小体膜的前体
关于铁的吸收和磁铁矿的形，Fe3+被细胞主动吸收，细胞膜的还 原作用Fe3+得使到电子成的Fe2+，当 Fe2+进入磁小体膜时重新被氧化成低密 度含水Fe3+氧化物，再经脱水形成高密 度Fe3+氧化物（水铁矿），最后三分之 一的水铁矿又被进一步脱水还原成磁铁 矿颗粒 。
破解趋磁细菌断裂磁小体链的方式
破解趋磁细菌断裂磁小体链的方式趋磁细菌是在20世纪70年代由理查德·布莱克默（Richard Blakemore）发现的一类在外磁场作用下能作定向运动的细菌。
它们体内有一种叫做“磁小体”的物质，其主要成分是Fe3O4和Fe3S4 。
众多的磁小体在趋磁细菌体内聚集成链状，使得它们具有趋磁性。
趋磁细菌发生细胞分裂时，面临一个很大的挑战：将体内的磁小体链“折断”为两部分。
因为如果像正常的细胞分裂方式一样，那么，从趋磁细菌分裂开始到最终形成两个子细胞的力是不足以断开磁小体链的。
德国慕尼黑大学的微生物学家德克·舒乐（Dirk Schuler）领导的一项最新的研究弄明白了趋磁细菌是如何产生将体内磁小体链断裂所需要的力，并将它们平均分配到分裂产生的两个子细胞中的。
舒乐的研究团队用光学和电子显微镜研究了磁螺菌的细胞分裂过程。
刚开始时，其分裂和正常的细胞分裂过程相同：首先是细胞变长，然后在中心处慢慢收缩。
但在分裂成两个子细胞之前，这两部分会弯曲，形成约50°的夹角，然后迅速断裂，最后成为两个子细胞。
计算表明，以这样的方式来弯曲磁小体链，有效地减少了在分裂点处所受的磁力，从而成功地实现了磁小体链的断裂。
实验中还解释了磁螺菌是如何将体内的磁小体平均分配给两个子细胞的。
舒乐原来认为，由于趋磁细菌体内有很多的磁小体，它们在细胞分裂时平均分配到两个子细胞中，很可能是一种随机的结果。
但实验中发现，分裂开始时，细胞骨架蛋白会在磁小体链的中间位置处“猛拉”磁小体链，从而使得磁小体被平均分配给分裂产生的两个子细胞。
美国内华达大学的微生物学家丹尼斯·巴茨林斯基（Dennis Bazylinski）也认为这是一项很出色的研究。
该研究结果发表在2011年12月的《分子微生物学》（Molecular Microbiology）期刊上。
趋磁细菌
磁小体
磁小体由生物膜包裹并具有特定的形态 和功能，被认为是原核生物中的一类细胞 器. 磁小体的主要功能是趋磁导航。
趋磁细菌胞内合成的磁性纳米粒子，大 小在20-120nm之间，成分为四氧化三铁或 四硫化三铁，晶体形态有立方八面体型， 子弹头型和不规则型但磁小体的合成由于 受到趋磁细菌基因的严格控制，其形态和 大小具有菌株特异性，即每种趋磁细菌所 合成的磁小体大小和形态是均一的。
趋磁细菌大多是微好氧或厌氧
趋磁细菌的种类
α 变形菌纲、δ 变形菌纲、γ 变形菌纲和 η 变形菌纲在内的变形菌门中的多个菌纲，硝 化螺菌门以及分类单元 OP3 和 WS3。
应用
在医疗方面，磁小体可以用于肿瘤热疗，磁颗粒在交变 磁场中，受磁滞损耗、涡流效应等影响，吸收磁场能量并 释放热量，从而使周边组织温度升高，使肿瘤细胞凋亡。 在肿瘤热疗中，肿瘤区域温度升高到 41 ～ 46℃ 可使生物 膜功能和状态发生改变，激活溶酶体活性，抑制DNA、 ＲNA 及蛋白质合成，从而达到杀死肿瘤细胞的作用。
趋磁细菌
地磁场
在漫长的进化中，各种生命有机体，也进化出了感知 和利用地磁场进行导航的能力信鸽、候鸟、鲑鱼、海龟 以及社会性昆虫，蜜蜂和蚂蚁等。
趋磁细菌是对能够沿磁感线排列及运动的原核生物的总称。
趋磁细菌的基本特征：
1）革兰氏阴性菌； 2）具有鞭毛，能够沿磁感线运动； 3）细胞内含有膜包被的磁小体； 4）专性微好氧、兼性或专性厌氧； 5）化能异养或自养
由于趋磁细菌具有沿着磁场泳动的特性，因此可视其为趋 磁细菌机器人，应用于靶向治疗，提高药物和物理治疗的 精准度，降低药物用量。
磁小体具有良好的生物相容性和低毒性，且能 被外界磁场控制，是药物载体的理想靶标。
磁小体用于生物医学成像 磁小体用于生物分离
趋磁细菌概述
不同区域的趋磁细菌系统进化分析发现趋磁细 菌具有比较明显的生态分布特征,海洋、淡水环境中的趋磁细菌区分明显,近海与大洋的趋磁细菌也有明显的差别.而同为海洋或淡水的环境中,趋磁细菌相似性较高,反映生态环境与趋磁细菌的类型相关 性密切.这些观测都暗示着在长期演化过程中环境条件作为重要的进化压力,促使趋磁细菌向同一方向进化(相似环境形成了相似的趋磁细菌类型)或多方向进化(不同环境形成了的不同趋磁细菌类型),趋磁细菌的起源可能是多源的.[8]
[8]1.刘珺and周培国,趋磁细菌应用于重金属废水处理的研究进展.环境科技, 2008.v.21;No.98(06): p. 60-63+66.
[9]ERD,BAEUERLEINE.DynamicsofironuptakeandFe3O4biominerealizationduringaerobicandmicroaerobicgrowthofMagnetospirillumgryphiswaldense[J].JournalofBacteriology,1998(180):159-162.
参考文献
[1] Blakemore R P. Magnetotactic bacteria[J].Annual Review Microb iology, 1982, 36: 217-238.
[2] Lang C, Schüler D. Expression of green fluorescent protein fused to magnetosome proteins in microaerophilic magnetotactic bacteria [J]. Applied and Environmental Microbiology, 2008, 74 (15): 4944-4953.
趋磁细菌的分离与培养
孟德怀
目录
趋磁细菌的简单介绍
材料与方法
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前言
• 趋磁细菌(Magneotat cibacetari)是一类长约数μm, 有鞭毛的革兰氏阴性菌细胞内部含有纳米级的磁 小体磁小体由类脂物组成的囊泡包裹并且排列成 链状。趋磁细菌可以沿着地球磁力线泳动在含有 铁离子的培养液中可大量繁殖胭。现有的研究结 果表明,磁细菌广泛u!
趋磁细菌和磁小体研究进展
趋磁细菌及磁小体研究进展祁玉芬1，韩振为1，宋慧平1(1．天津大学化工学院，天津300072，中国)摘要:自从三十年前Blakemore发现了趋磁细菌以来，由于各种原因其研究进展缓慢。
最近几年来，随着一些新菌种的分离纯化成功和实验技术的进步，使得趋磁细菌的研究在生态分布、分离纯化、生理生化、遗传、应用等方面取得了显著的进步。
趋磁细菌内含有一条或几条成链状分布的磁小体，它使得细胞具有永久的磁偶极矩，能够沿着磁力线运动。
本文主要介绍了趋磁细菌的研究现状并从分子、生物化学、化学、基因方面阐述了磁小体的形成过程，以促进以后研究的更好开展。
关键词：趋磁细菌;磁小体;磁小体膜囊泡.The Progress in Magnetotactic Bacteria and MagnetosomeQI Yu-fen1，HAN Zhen-wei1，SONG Hui-ping1(1．School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China) Abstract:Magnetotactic bacteria were discovered by Blakemore almost 30 years ago, and for many years and many different reasons, the progress in this field was slow.Recently, however, thanks to the isolation of new strains and the development of new techniques for manipulating these strains, significant progress in zoology distribution,isolation ,physiology and biochemistry,genetics,application about magnetotactic bacteria have bee1n made. Magnetotactic bacteria contain one or more chains of magnetosomes that comprise a permanent magnetic dipole in each cell，so it can move along the magnetic lines.Here we introduce this progress in the research of magnetotactic bacteria and elucidating the molecular, biochemical, chemical and genetic bases of magnetosome formation to promote the further research.Key words: magnetotactic bacteria;magnetosome;Magnetosome membrane vesicle.在自然界中，生命体用各种方法来弄清他们所在的位置及他们要去的方向。
趋磁细菌在教学上的利用
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趋磁 细 菌 在 教 学 上 的利 用
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利用 它 们 唯一 的
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在 含有稠 密趋磁 细 菌 的 罐 子 的任 意 一 边
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并且 要 用 褐 色纸 张或铝 箔 把 罐 子
罐 子 应放在 散射光 或 黑
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改 变磁 铁 棒的磁
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动 运输
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趋磁细菌的种类
α 变形菌纲、δ 变形菌纲、γ 变形菌纲和 η 变形菌纲在内的变形菌门中的多个菌纲，硝 化螺菌门以及分类单元 OP3 和 WS3。
应用
在医疗方面，磁小体可以用于肿瘤热疗，磁颗粒在交变 磁场中，受磁滞损耗、涡流效应等影响，吸收磁场能量并 释放热量，从而使周边组织温度升高，使肿瘤细胞凋亡。 在肿瘤热疗中，肿瘤区域温度升高到 41 ～ 46℃ 可使生物 膜功能和状态发生改变，激活溶酶体活性，抑制DNA、 ＲNA 及蛋白质合成，从而达到杀死肿瘤细胞的作用。
磁小体链
磁小体的特性：
1）大小形态均一； 2）表面功能化； 3）高度生物相容性； 4）低毒性。
磁 小 体 形 成 磁 小 体 链
趋磁细菌的趋性运动
大多数已经观察到的北半球有氧环境中的趋 北细菌（朝向指北针的方向游动）。 在南半球，趋南细菌是主流。
极性趋磁性与轴向趋磁性
趋磁细菌的分布：
磁细菌在全球范围内广泛分布，在淡水、咸水、海洋、多 盐的生境以及化学垂直分层的环境中广泛存在。
趋磁细菌
地球磁场
在漫长的进化中，各种生命有机体，也进化出了感知 和利用地磁场进行导航的能力信鸽、候鸟、鲑鱼、海龟 以及社会性昆虫，蜜蜂和蚂蚁等。
趋磁细菌是对能够沿磁感线排列及运动的原核生物的总称。
趋磁细菌的基本特征：
1）革兰氏阴性菌； 2）具有鞭毛，能够沿磁感线运动； 3）细胞内含有膜包被的磁小体； 4）专性微好氧、兼性或专性厌氧； 5）化能异养或自养
由于趋磁细菌具有沿着磁场泳动的特性，因此可视其为趋 磁细菌机器人，应用于靶向治疗，提高药物和物理治疗的 精准度，降低药物用量。
磁小体具有良好的生物相容性和低毒性，且能 被外界磁场控制，是药物载体的理想靶标。
磁小体用于生物医学成像 磁小体用于生物分离
在天体生物学方面，磁小体也有很大的作用。在古代与现代 的沉积物中，均发现了与现代趋磁细菌的磁小体很相像Fe3O4 晶体，如在爱尔兰海的沉积物中就发现了棱柱形、立方八面体 形、齿形的 Fe3O4 晶体，这些晶体被称作磁化石。甚至在火星 陨石 ALH84001 上也发现了类似的上述物质。这些晶体被当作 这些沉积物与火星陨石 ALH84001 曾经存在趋磁细菌的证据。 如果这些晶体是生物合成的，那么说明火星上就极有可能存在 过细菌形并具有特定的形态 和功能，被认为是原核生物中的一类细胞 器. 磁小体的主要功能是趋磁导航。
趋磁细菌胞内合成的磁性纳米粒子，大 小在20-120nm之间，成分为四氧化三铁或 四硫化三铁，晶体形态有立方八面体型， 子弹头型和不规则型但磁小体的合成由于 受到趋磁细菌基因的严格控制，其形态和 大小具有菌株特异性，即每种趋磁细菌所 合成的磁小体大小和形态是均一的。
存在的问题
( 1) 如何进一步提高磁小体产量达到工业水平。 ( 2) 进一步研究磁小体的安全性。 ( 3) 强化磁小体的功能性。
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BY 李淑梁