培养条件对A.ferrooxidans菌合成磁小体的影响(2)
2.3.1噬酸性氧化亚铁硫杆菌的培养方法 13
2.3.2细菌的干、湿产率测量方法 13
2.3.3细菌的趋磁性检测方法 14
2.3.4磁小体的收集 14
3实验结果及其分析 15
3.1 铁源种类及浓度对A.ferrooxidans生长的影响 15
3.1.1 以FeSO4为铁源时A.ferrooxidans的生长 15
3.1.2 以磁黄铁矿为铁源时A.ferrooxidans的生长 17
3.1.3以柠檬酸铁为铁源时A.ferrooxidans的生长 19
3．2 pH对A.ferrooxidans生长的影响 22
3.2.1 pH对以硫酸亚铁为铁源时A.ferrooxidans生长的影响 22
3.2.2 pH对以柠檬酸铁为铁源时A.ferrooxidans生长的影响 24
3.2.3 pH对以磁黄铁矿为铁源时A.ferrooxidans生长的影响 26
3.3磁场对以硫酸亚铁为铁源A.ferrooxidans生长的影响 28
3.4 A.ferrooxidans的趋磁性的检测 30
4总结 31
5鸣谢 32
6 参考文献 33
培养条件对A.ferrooxidans菌合成磁小体的影响
1绪言
1.1 课题背景
自1975年美国生物学家Blakemore首次发现趋磁细菌以来，一批研究学者们陆陆续续地发现了众多形态各异的趋磁细菌，这些菌体常常存在于各流域地带，例如淡水池塘，河流，海洋沉积物表层以及潮湿的草原土壤，在这些地带分布有大量的形态各异的趋磁细菌。常见的趋磁细菌有如下几种形态，球形，杆形，弧形，螺旋形，棒形。从生态学定义上，我们可以将趋磁细菌分为多种，最常见的是从系统进化角度对趋磁细菌进行分类，分别将它们分为四个细菌域类群：①，变形菌门(Proteobacteria)的α变形菌纲(Alphaproteobacteria)；②，δ变形菌纲(Deltaproteobacetria)；③，γ变形菌纲（Gammaproteobactetrai）；④，硝化螺旋菌门(Nitrospira)。然而，虽然不同种类趋磁细菌无论是从外观形态还是内部结构特征都有较大差异，但是，目前的科学研究者们却发现，这类细菌有4 个重要的共同特征：①，都属于革兰氏阴性细菌；②，都具有各种各样的微小的运动器官，各类趋磁细菌就是靠这些小型器官来灵活运动的，例如鞭毛、体积虽小结构也极具简单，但却能十分灵活地进行生物本能性应急运动；③，从生理功能来划分，可将其分为厌氧型、微好氧型、兼性厌氧型和好氧型等；④，具有负趋氧特性；⑤，它们都能在细胞内合成纳米尺寸单磁畴级磁小体( 最近发现少数趋磁细菌细胞内的磁小体尺寸较大，超过理论计算的单磁畴范围)[1]。
当然，对趋磁细菌研究较多的仍然是国外，它们对各类趋磁细菌的研究技术手段繁多，面积领域广泛，想法比较成熟，尤其是日本，在对趋磁细菌研究的领域占有一席之地。虽然对趋磁细菌的研究正不断深入，各种磁分离技术也不断得以改进，但迄今为止只得到近20余株趋磁细菌的纯培养且大多数是磁螺菌。与国外相比，国内趋磁细菌的研究还是比较落后的，直到20 世纪9 0 年代初，我国才有了对趋磁微生物研究的初步进展[1]。之后，武汉大学、南京大学的诸多学者教授们相继开展我国各湖泊土壤流域的各项趋磁细菌的研究工作。此后，国内诸多研究学者们也相继开展了对各类趋磁细菌的调查研究。例如：范国昌对我国陆源趋磁细菌的分布及其磁小体进行了研究。此前，我们常用的冶金方法都需要消耗大量能源资源，且对环境造成了极大的破坏，大大降低了能源资源的有效利用率，再者，消耗掉的大多是不可再生能源，因此，寻求一种清洁高效成本价格低的新式冶金技术成为亟待解决的事宜。生物冶金作为一种新式冶金方法于二十世纪四十年代中期兴起，传统的冶金方法在消耗掉大量不可再生能源资源的同时产生了一系列例如二氧化硫、一氧化氮一类的有害气体，这些气体排放于河流湖泊处，给周围的居民生物带来了极大伤害，而生物冶金不会产生此类有害气体，成为当今世界较为环保和性价比高的冶金方法。最初用于这一新式冶炼方法的细菌便是嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）[2]。Kennecott矿产公司于1958年申请到一举世瞩目的专利并创造性地成功实现了利用Acidithiobacillus ferrooxidans生物浸出铜矿的方法申请为专利，并且首次利用生物湿法冶金方法生物浸出美国盐湖城附近的Bingham Canyon矿山中的低品位铜矿。Acidithiobacillus ferrooxidans属于极端嗜酸菌一类，为化能自养型，一般以铁、硫为其能量来源，属于革兰氏阴性菌种，依靠鞭毛来运动，在这些方面它与MTB有着共同的特点 [2]。已有研究表明，虽然Acidithiobacillus ferrooxidans能合成磁小体，但是其合成量较少。A.ferrooxidans的主要特点是细胞内含有磁性纳米颗粒磁小体，这也是磁细菌具有趋磁性的原因所在，正因为如此，人们常把所合成的磁小体的性能品质作为区别趋磁细菌品质好坏的衡量标准。根据在不同影响因素培养条件下细菌生长速度的快慢，稳定期菌体干、湿细胞产率以及磁小体合成量的多少可确定磁细菌的最佳培养条件，从而进行择优培养，以便扩大产业效益，更可贵的是将性质良好的菌种进行基因工程放大培养，由此便可极大推动生物冶金的发展历程，同时也推动了新纳米材料的进步。由于A.ferrooxidans的生长对环境要求十分严格且细胞体积微小，因此加大了各科学家学者们对其的研究难度，这使得直到目前为止对各类趋磁细菌最适宜生长环境的各项指标与要求都还没有出现统一的标准，更加没有出现针对其的高效选择性培养基。磁小体作为一种新型的生物纳米磁性材料，近年来备受关注。与人工合成的磁性颗粒相比，它具有形态独特、成分纯、有外膜包被、不易聚集等一系列优点，在磁性材料、生物工程、临床医药、废水处理、电子、光学、磁学、能量储存和电化学等领域有不可估量的潜在应用前景[3]。