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1、福建蠹n第三届海洋生物高技术论坛 2 0 0 5 0 8 1 9 2 3 海洋磁细菌及磁小体的合成 陈琦牢李金华 孙婷婷 李越中 陈冠军 山东大学生命学院微生物技术国家重点实验室；+ T e l ：0 53 1 - 83 6 6 1 7 5 ；E m a i l ： c h e n q i0 6 10 国m ail s d u e d u e l l 1 9 7 5 年，美国科学家B l a k e m o r e 在研究海泥中的螺旋体细菌时，发现一种微生物总是向北 移动，在排除其趋光性等可能原因后，推论出这是一种新颖的微生物类群磁细菌 ( M a g n e t o t a c t i cB
2、 a c t e r i a ) ，趋磁性是由其体内形成的磁小体( M a g n e t o s o m e ) 所致。此后科学家 从不删的角度对磁细菌及其产生的磁小体进行了多方面的研究。 磁细菌名称不具分类学上的意义，包括许多形态各异的并且难以培养的微生物，但具备一 些共l 司的特点：革兰氏阴性菌；具有鞭毛，能运动；具有避氧性；纯培养的菌进行呼吸代谢； 在适宜的条件下能够产生磁小体。磁细菌在全球分布广泛。在水体中，磁细菌分布在或略低于 泥水交界处，是典型的微好氧菌。生理研究表明磁细菌可能参与自然界中的重要元素如铁，氮， 硫及碳的生化循环。目前，有关磁细菌的多样性尚处于举例阶段。从细胞形态看
3、，磁细菌几乎 包括了细菌的所有形态，如球菌，杆菌，弧菌，螺旋菌，甚至多细胞形态。从菌的生理上看， 磁细菌主要是微好氧的微生物类群，但也发现好氧磁细菌和厌氧磁细菌。从磁细菌的1 6 Sr D N A 分析结果看，已经报道的磁细菌属于多变细菌类群的和6 分支。但是，磁细菌到底包括哪些 类群目前并无严格的说明。其原因可以归纳为如下几个方面的原因：( 1 ) 磁细菌难以纯化；( 2 ) 磁细菌难以培养；( 3 ) 确证磁细菌较为困难。 磁细菌细胞内的磁小体是具有磁性的矿物品体，外包有3 - 4 纳米厚的脂质双层膜。一般沿 细胞的长轴成链状排列，使细胞表现一定的趋磁性。磁小体分为两类：F e 3 0 4
4、 晶体和F e 3 S 4 晶 体，具有很高的化学纯度，大小一般在3 0 1 0 0 n m ，属于单磁畴范同内。磁小体形态各异，其形 态及其在细胞内的排列方式具有种群特异性，表明磁小体的产生是受精确生物控制和调节的， 是一个生物矿化的过程。磁小体的合成过程包括以下几个方面；磁小体囊泡的形成，铁的吸收 及转运，磁晶体的形成等。闪此，磁小体的形成对一r 细菌细胞环境而言要求很高。即使在磁细 菌体内，磁小体也不是总能够形成的。目前对参与磁小体合成的基因和蛋白的数量及它们是如 何调节的还尚未清楚。因为磁细菌对营养及氧气条件的苛刻要求，难二J - 在平板上形成菌落，使 得纯菌落的获得及遗传操作系统的建
5、立都有很大的难度。 磁小体自其发现之初，即以其特有的性质被赋予了各种应用的前景。如：可作为模式生物 来研究地磁对生物的影响。可以作为酶的载体，构建生物传感器，应用在医学诊断领域；可作 为抗体的载体，建立快速高灵敏度的免疫测定；将趋磁细胞与具有特殊功能的细胞融合，可使 这些细胞具有磁性，然后利用外加磁场的导向作用使之定向发生作用；应用在污水的处理及金 属同收等方面。 磁绌菌的研究，无沦是基础或是应用，还存在很多重要的问题没有解决。其中，磁细菌的 多样性和磁小体的形成是两个重要的前期基础性问题。山东大学有关磁细菌的研究包括：磁细 菌的分离、分布和多样性的研究；磁细菌合成磁小体的蛋白质组及分子生物学研究；磁细菌的 大规模培养研究等几个力面。
