趋磁细菌ppt课件
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：转轴与磁场的夹角 ：自旋角度
ur m ：细菌的磁矩
ur
Vu ur ：某时刻细菌的速度 uF urh ：平行于鞭毛运动的力 F v ：垂直于鞭毛运动的力
u 在u r 细菌运动中考虑以下u 三u r个力引起的u u r 力矩：
uM urfg F urv R ( urc o ste s inte ) （ 鞭毛转动产生的力矩）
.
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ur 体如图所示，解转动方程。 B ：外磁场
Mmag mB（磁场产生的力矩）
uu r
. u u r
uu r
M viscR( esine)（环境粘滞引起的力矩）
u u r
u u r
u u r
F v F vc o ste ห้องสมุดไป่ตู้F vs inte
.
根据角动量定理得：
u r dLM uurfgM uurmagM uurvisc dt
将1，2，3 三个力矩代入上面的方程，我们将得到以下描述细菌运动的两个方程，
.
七、细菌死后仍然可以作贡献
• 趋磁细菌死亡后，其体内的磁小体能够保存在沉积物中， 若形成化石则称为化石磁小体。沉积物不同分层中的化石 磁小体可以反映古代气候和环境的变化。研究发现，太平 洋深海沉积物中化石磁小体的形状变化与更新世气候的波 动相呼应。瑞典湖泊沉积物全新世分层中化石磁小体的数 量与有机碳的含量有密切关系。美国科学家系统地研究美 国新泽西州大西洋海岸平原后发现，化石磁小体对该地区 古新世-始新世高岭土层的磁学性质有重要贡献，此外， 他们还推测化石磁小体含量的变化可能与古新世-始新世 极热事件有关。因此，化石磁小体可以作为古环境重建的 潜在指标。而且，对化石磁小体的研究还有助于了解生命 的起源及进化。
把富集的细菌放在显微镜下观察发现 细胞质体内存在纳米磁性颗粒，每个 颗粒约50nm，成分是 Fe3O4，这些 小颗粒称为磁小体。它们通常是立方 体或八面体、平行于细胞的长轴排列 成单链或双链（图2）。
图1
.
图2
各种各样的磁小体
.
电子显微镜下趋磁细菌及磁小体的形态
• 每个菌体内有10 个以上的电子致密区域. 电子显微镜下呈 黑色颗粒状,其组态为簇状（a）。（b）是正在分裂中的 细胞,该细菌分裂的同时将母细胞中的部分磁小体也一起 分离出去,因而子细胞中合成的磁小体极性便继承了母体 的极性.
.
二，这究竟是怎么一回事呢？
如果把一条形磁铁放在附近，细
菌就游向吸引罗盘针指向北端的 原来细菌的这种运动与地球的磁
那一极。
场有关，实际上这是一种趋磁性
行为。在只有地磁场而没有其它
磁场作用时，一些细菌就持续不
断地向北游动。
.
三，引起趋磁性的内因是什么？
科学家在海底收集细菌放 在培养瓶中进行研究。用 一块磁铁把放在瓶壁外， 细菌就富集在放磁铁处 （图1）
u ur 沿 e
方向绕自身旋转的方程：Rsinddt 0sinft0
描述细菌在磁场中排列的方程： Rd d t0costftm Bsin0
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。
.
六、环境变化的重要潜在指标
• 研究结果初步表明趋磁细菌的群落变化与环境密切相关， 因此趋磁细菌多样性能够作为指示生态环境变化的重要 潜在指标。由于趋磁细菌具有趋磁运动的特性，可以利 用磁场操控它们的运动并精确定向。国外有研究报道称，
.
THE END
谢 谢
.
▲火星陨石“艾伦·希尔斯”84001
.
一，趋磁细菌的发现
科学家潜入地中海，在那里发现了一种神奇微生物—— 趋磁细菌。这种细菌持续不变地向一个方向游动, 怀疑是 一种趋光性反应?但不管落在显微镜片上的光怎样分布,细 菌总是游向同一 个边缘,甚至当显微镜被木盒盖住、转向 或移放到其它房间时，细菌仍然游向同一方向。
趋磁细菌可以用来回收环境中的放射性核素污染。
载地
玻磁
片场
北作
端用
的下
聚趋
集磁
细
.
菌
•由于趋磁细菌在全球淡水和海洋环境中普遍存在， 并且数量巨大，因此对全球铁元素循环起了重要作 用。在海洋的特定区域，甚至有1%~10%的铁元 素循环都是由趋磁细菌完成的。
北京昆明湖中淡水α-变形菌纲趋磁球菌的光学显微镜(A) 及透射电子显微镜(B-E)照片
趋磁细菌的形态 (a) 为TEM 照片;
. (b) 为正在分裂中的细胞;
四，趋磁细菌在地球上的泳动原理
这种微生物只在水中某一个深度繁殖。高于这个位置，氧气过多 会令它们无法承受；低于这个位置，氧气 又过于稀少。从这个 水平游离的细菌必须游回来，因此它像同类微生物一样，靠鞭毛 来前进。然而在重力对它几乎不起作用的情况下，有浮力的细胞 是怎样辨别上下的呢？
神秘的海洋微生物 ——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。
ur m ：细菌的磁矩
ur
Vu ur ：某时刻细菌的速度 uF urh ：平行于鞭毛运动的力 F v ：垂直于鞭毛运动的力
u 在u r 细菌运动中考虑以下u 三u r个力引起的u u r 力矩：
uM urfg F urv R ( urc o ste s inte ) （ 鞭毛转动产生的力矩）
.
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。
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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ur 体如图所示，解转动方程。 B ：外磁场
Mmag mB（磁场产生的力矩）
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M viscR( esine)（环境粘滞引起的力矩）
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根据角动量定理得：
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将1，2，3 三个力矩代入上面的方程，我们将得到以下描述细菌运动的两个方程，
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七、细菌死后仍然可以作贡献
• 趋磁细菌死亡后，其体内的磁小体能够保存在沉积物中， 若形成化石则称为化石磁小体。沉积物不同分层中的化石 磁小体可以反映古代气候和环境的变化。研究发现，太平 洋深海沉积物中化石磁小体的形状变化与更新世气候的波 动相呼应。瑞典湖泊沉积物全新世分层中化石磁小体的数 量与有机碳的含量有密切关系。美国科学家系统地研究美 国新泽西州大西洋海岸平原后发现，化石磁小体对该地区 古新世-始新世高岭土层的磁学性质有重要贡献，此外， 他们还推测化石磁小体含量的变化可能与古新世-始新世 极热事件有关。因此，化石磁小体可以作为古环境重建的 潜在指标。而且，对化石磁小体的研究还有助于了解生命 的起源及进化。
把富集的细菌放在显微镜下观察发现 细胞质体内存在纳米磁性颗粒，每个 颗粒约50nm，成分是 Fe3O4，这些 小颗粒称为磁小体。它们通常是立方 体或八面体、平行于细胞的长轴排列 成单链或双链（图2）。
图1
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图2
各种各样的磁小体
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电子显微镜下趋磁细菌及磁小体的形态
• 每个菌体内有10 个以上的电子致密区域. 电子显微镜下呈 黑色颗粒状,其组态为簇状（a）。（b）是正在分裂中的 细胞,该细菌分裂的同时将母细胞中的部分磁小体也一起 分离出去,因而子细胞中合成的磁小体极性便继承了母体 的极性.
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二，这究竟是怎么一回事呢？
如果把一条形磁铁放在附近，细
菌就游向吸引罗盘针指向北端的 原来细菌的这种运动与地球的磁
那一极。
场有关，实际上这是一种趋磁性
行为。在只有地磁场而没有其它
磁场作用时，一些细菌就持续不
断地向北游动。
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三，引起趋磁性的内因是什么？
科学家在海底收集细菌放 在培养瓶中进行研究。用 一块磁铁把放在瓶壁外， 细菌就富集在放磁铁处 （图1）
u ur 沿 e
方向绕自身旋转的方程：Rsinddt 0sinft0
描述细菌在磁场中排列的方程： Rd d t0costftm Bsin0
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。
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六、环境变化的重要潜在指标
• 研究结果初步表明趋磁细菌的群落变化与环境密切相关， 因此趋磁细菌多样性能够作为指示生态环境变化的重要 潜在指标。由于趋磁细菌具有趋磁运动的特性，可以利 用磁场操控它们的运动并精确定向。国外有研究报道称，
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THE END
谢 谢
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▲火星陨石“艾伦·希尔斯”84001
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一，趋磁细菌的发现
科学家潜入地中海，在那里发现了一种神奇微生物—— 趋磁细菌。这种细菌持续不变地向一个方向游动, 怀疑是 一种趋光性反应?但不管落在显微镜片上的光怎样分布,细 菌总是游向同一 个边缘,甚至当显微镜被木盒盖住、转向 或移放到其它房间时，细菌仍然游向同一方向。
趋磁细菌可以用来回收环境中的放射性核素污染。
载地
玻磁
片场
北作
端用
的下
聚趋
集磁
细
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菌
•由于趋磁细菌在全球淡水和海洋环境中普遍存在， 并且数量巨大，因此对全球铁元素循环起了重要作 用。在海洋的特定区域，甚至有1%~10%的铁元 素循环都是由趋磁细菌完成的。
北京昆明湖中淡水α-变形菌纲趋磁球菌的光学显微镜(A) 及透射电子显微镜(B-E)照片
趋磁细菌的形态 (a) 为TEM 照片;
. (b) 为正在分裂中的细胞;
四，趋磁细菌在地球上的泳动原理
这种微生物只在水中某一个深度繁殖。高于这个位置，氧气过多 会令它们无法承受；低于这个位置，氧气 又过于稀少。从这个 水平游离的细菌必须游回来，因此它像同类微生物一样，靠鞭毛 来前进。然而在重力对它几乎不起作用的情况下，有浮力的细胞 是怎样辨别上下的呢？
神秘的海洋微生物 ——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
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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。