Магнетосома
Магнетосома (бактериальная магнитная наночастица, бактериальная магнитная частица, англ. magnetosome) — мембранная структура бактерий,[1] характерная для обладающих магнитотаксисом бактерий, содержащая монодоменные ферромагнитные кристаллы.[2] Обычно в клетке содержится от 15 до 20 кристаллов магнетита, которые вместе действуют как игла компаса, помогая бактерии ориентироваться относительно геомагнитных полей, и таким образом упрощая им поиск их излюбленной микроаэрофильной среды обитания. Частицы магнетита также обнаружены в эукариотических магнитотактических водорослях, клетки которых содержат несколько тысяч кристаллов.
Содержание
Описание
Зрелые магнетосомы имеют видоспецифичную форму и размеры кристаллов от 30 нм до 100 нм. Форма кристаллов варьирует, известно о трёх основных формах: кубооктаэрдрические, удлинённо-призмообразные (многоугольные), а также в форме зуба, пули. Наличие липопротеиновойной мембраны расширяет спектр их возможного применения за счет модификации мембранных белков. Магнетосомы, как правило, собраны в цепочки внутри бактерии и создают мощный магнитный диполь, обеспечивающий ориентирование относительно силовых линий магнитного поля Земли. Магнетосомы обладают уникальными свойствами и рядом преимуществ по сравнению с магнитными наночастицами, получаемыми химическим путём, так как являются более химически чистыми вследствие биоминерализации. Показана возможность использования магнетосом для магнитной сепарации клеток и белков, выделения ДНК и РНК непосредственно из биологических жидкостей.
В настоящее время в медицине разрабатываются новые подходы на основе синтетических магнитных частиц, которые применяются для адресной доставки химиотерапевтических средств в пораженный орган, в качестве контрастирующих агентов в магнитно-резонансной томографии и при лечении злокачественных опухолей.[2]
Химический состав
Магнетосомы имеют видоспецифичную кристальную морфологию. Бактерии, в которых они находятся, обычно минерализуют их из оксида железа, который содержат кристаллы магнетита или сульфида железа с кристаллами грейгита (Fe3S4). В них также могут содержатся некоторые другие минералы из серы и железа — включая макинавит, (тетрагональный FeS) и кубический FeS — которые, как полагают, являлись предшественниками Fe3S4. Один из типов магнетосомных бактерий представленный в бескислородных водах) в южном бассейне эстуария реки Петтакуамскатт , Наррагансетт (Род-Айленд), США откладывают в магнетосомы как оксид так, и сульфид железа .[3][4]
Физические свойства
<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение |
В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 13 июня 2016 года. |
Магнетосомные кристаллы обычно 35—120 нм в длину, что делает их монодоменными. Монодоменные кристаллы имеют максимально возможный магнитный момент на единицу объёма для данного материала. Маленькие кристаллы суперпарамагнетиков - которые не всегда проявляют магнетизм при окружающей температуре, и их мембраны организуются в кристаллы.[прояснить] В большинстве магниточувствительных бактерий магнетосомы расположены в одну или несколько цепей. Магнитные взаимодействия между кристаллами магнетосом ориентирует их дипольные моменты параллельно длинной оси цепи. Дипольный момент клетки обычно достаточно велик для того, чтобы её взаимодействие с магнитным полем Земли преодолело броуновское движение, которое постоянно меняет ориентацию клетки находящейся в воде. Магнеточувствительные бактерии также проявляют отрицательный аэротаксис, т. е. движутся в направлении оптимальной концентрации кислорода. Концентрация кислорода в больших водоёмах обычно зависит от глубины. До тех пор, пока магнитное поле Земли имеет существенный нисходящий наклон, ориентация вдоль его силовых линий приведёт бактерий к оптимальной концентрации кислорода. Этот процесс называется магнито-аэротаксис.
Различия в строении
Хотя единственная цепь из магнетосом является идеальным приспособлением для магнито-аэротаксиса, ряд магнеточувствительных бактерий имеет магнетосомы отличные от идеала.[5] Один из примеров: большие (до 200 нм) магнетосомы обнаруженные в коккоидных клетках в Бразилии. Их дипольный момент в 250 раз больше такового у обычных клеток Magnetospirillum magnetotacticum. Также много примеров бактерий, содержащих сотни магнетосом, гороздо больше, чем требуется для ориентации. Некоторые большие, палочко-образные организмы, Magnetobacterium bavaricum, до тысячи пулеподобных магнетосом, организованных в несколько цепей, пересекающих клетку. У некоторых бактерий магнетосомы не собраны в цепи, а сконцентрированны на одной стороне клетки. При такой организации, структурная анизотропия каждого кристалла создаёт защиту от размагничивания. Такая «не идеальная» организация может указывать на дополнительные, ещё неизвестные функции магнетосом, возможно связанные с метаболизмом.
Прочее
Любопытно, что схожие с бактериальными цепочки магнетита были найдены в Марсианских метеоритах, что вполне можно счесть доказательством существования там жизни.[6]
См. также
Напишите отзыв о статье "Магнетосома"
Примечания
- ↑ Komeili, A., Zhuo Li and D. K. Newman «Magnetosomes Are Cell Membrane Invaginations Organized by the Actin-Like Protein MamK» Science, 311, Jan. 2006, p. 242—245
- ↑ 1 2 Груздев Денис Сергеевич. [thesaurus.rusnano.com/wiki/article23635 Магнетосома в словаре нанотехнологических терминов]. Роснано. Проверено 28 ноября 2011. [www.webcitation.org/6AR2BYcpu Архивировано из первоисточника 5 сентября 2012].
- ↑ Bazylinski, D and Heywood, B and Mann, S and Frankel, R (18 November 1993). «Fe3O4 and Fe3S4 in a Bacterium». Nature 366 (6452): 218. DOI:10.1038/366218a0.
- ↑ Bazylinski, D and Frankel, R and Heywood, B and Mann, S and King, J and Donaghay, P and Hanson, A (September 1995). «Controlled Biomineralization of Magnetite and Greigite in a Magnetotactic Bacterium». Applied and Environmental Microbiology 61 (9): 3232–9. PMID 16535116.
- ↑ R. Frankel «Biological Permanent Magnets» Hyperfine Interactions 151/152: 145—153, 2003
- ↑ Peter R. Buseck, Rafal E. Dunin-Borkowski, Bertrand Devouard, Richard B. Frankel, Martha R. McCartney, Paul A. Midgley, Mihály Pósfai, and Matthew Weyland: Magnetite morphology and life on Mars In: Proceedings of the National Academy of Sciences 2001 November 20; 98(24): 13490-13495. [www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC61068/ Online]
Литература
- Bazylinski D. A. Synthesis of the bacterial magnetosome: the making of a magnetic personality // Int. Microbiol. 1999. V. 2, № 2. P. 71-80.
- Blakemore R. P. Magnetotactic bacteria // Science. 1975. V. 190. P. 377—379.
- Schüler D. Genetics and cell biology of magnetosome formation in magnetotactic bacteria // FEMS Microbiol.
Ссылки
- [www.calpoly.edu/~rfrankel/mtbphoto.html Фотогалерея магнеточувствительных бактерий ]
Отрывок, характеризующий Магнетосома
гор, защищаясь от превосходного силами неприятеля, и оставить всякую надежду на сообщение с Буксгевденом. Ежели бы Кутузов решился отступать по дороге из Кремса в Ольмюц на соединение с войсками из России, то он рисковал быть предупрежденным на этой дороге французами, перешедшими мост в Вене, и таким образом быть принужденным принять сражение на походе, со всеми тяжестями и обозами, и имея дело с неприятелем, втрое превосходившим его и окружавшим его с двух сторон.Кутузов избрал этот последний выход.
Французы, как доносил лазутчик, перейдя мост в Вене, усиленным маршем шли на Цнайм, лежавший на пути отступления Кутузова, впереди его более чем на сто верст. Достигнуть Цнайма прежде французов – значило получить большую надежду на спасение армии; дать французам предупредить себя в Цнайме – значило наверное подвергнуть всю армию позору, подобному ульмскому, или общей гибели. Но предупредить французов со всею армией было невозможно. Дорога французов от Вены до Цнайма была короче и лучше, чем дорога русских от Кремса до Цнайма.
В ночь получения известия Кутузов послал четырехтысячный авангард Багратиона направо горами с кремско цнаймской дороги на венско цнаймскую. Багратион должен был пройти без отдыха этот переход, остановиться лицом к Вене и задом к Цнайму, и ежели бы ему удалось предупредить французов, то он должен был задерживать их, сколько мог. Сам же Кутузов со всеми тяжестями тронулся к Цнайму.
Пройдя с голодными, разутыми солдатами, без дороги, по горам, в бурную ночь сорок пять верст, растеряв третью часть отсталыми, Багратион вышел в Голлабрун на венско цнаймскую дорогу несколькими часами прежде французов, подходивших к Голлабруну из Вены. Кутузову надо было итти еще целые сутки с своими обозами, чтобы достигнуть Цнайма, и потому, чтобы спасти армию, Багратион должен был с четырьмя тысячами голодных, измученных солдат удерживать в продолжение суток всю неприятельскую армию, встретившуюся с ним в Голлабруне, что было, очевидно, невозможно. Но странная судьба сделала невозможное возможным. Успех того обмана, который без боя отдал венский мост в руки французов, побудил Мюрата пытаться обмануть так же и Кутузова. Мюрат, встретив слабый отряд Багратиона на цнаймской дороге, подумал, что это была вся армия Кутузова. Чтобы несомненно раздавить эту армию, он поджидал отставшие по дороге из Вены войска и с этою целью предложил перемирие на три дня, с условием, чтобы те и другие войска не изменяли своих положений и не трогались с места. Мюрат уверял, что уже идут переговоры о мире и что потому, избегая бесполезного пролития крови, он предлагает перемирие. Австрийский генерал граф Ностиц, стоявший на аванпостах, поверил словам парламентера Мюрата и отступил, открыв отряд Багратиона. Другой парламентер поехал в русскую цепь объявить то же известие о мирных переговорах и предложить перемирие русским войскам на три дня. Багратион отвечал, что он не может принимать или не принимать перемирия, и с донесением о сделанном ему предложении послал к Кутузову своего адъютанта.
Перемирие для Кутузова было единственным средством выиграть время, дать отдохнуть измученному отряду Багратиона и пропустить обозы и тяжести (движение которых было скрыто от французов), хотя один лишний переход до Цнайма. Предложение перемирия давало единственную и неожиданную возможность спасти армию. Получив это известие, Кутузов немедленно послал состоявшего при нем генерал адъютанта Винценгероде в неприятельский лагерь. Винценгероде должен был не только принять перемирие, но и предложить условия капитуляции, а между тем Кутузов послал своих адъютантов назад торопить сколь возможно движение обозов всей армии по кремско цнаймской дороге. Измученный, голодный отряд Багратиона один должен был, прикрывая собой это движение обозов и всей армии, неподвижно оставаться перед неприятелем в восемь раз сильнейшим.
Ожидания Кутузова сбылись как относительно того, что предложения капитуляции, ни к чему не обязывающие, могли дать время пройти некоторой части обозов, так и относительно того, что ошибка Мюрата должна была открыться очень скоро. Как только Бонапарте, находившийся в Шенбрунне, в 25 верстах от Голлабруна, получил донесение Мюрата и проект перемирия и капитуляции, он увидел обман и написал следующее письмо к Мюрату:
Au prince Murat. Schoenbrunn, 25 brumaire en 1805 a huit heures du matin.
«II m'est impossible de trouver des termes pour vous exprimer mon mecontentement. Vous ne commandez que mon avant garde et vous n'avez pas le droit de faire d'armistice sans mon ordre. Vous me faites perdre le fruit d'une campagne. Rompez l'armistice sur le champ et Mariechez a l'ennemi. Vous lui ferez declarer,que le general qui a signe cette capitulation, n'avait pas le droit de le faire, qu'il n'y a que l'Empereur de Russie qui ait ce droit.
«Toutes les fois cependant que l'Empereur de Russie ratifierait la dite convention, je la ratifierai; mais ce n'est qu'une ruse.Mariechez, detruisez l'armee russe… vous etes en position de prendre son bagage et son artiller.
«L'aide de camp de l'Empereur de Russie est un… Les officiers ne sont rien quand ils n'ont pas de pouvoirs: celui ci n'en avait point… Les Autrichiens se sont laisse jouer pour le passage du pont de Vienne, vous vous laissez jouer par un aide de camp de l'Empereur. Napoleon».
[Принцу Мюрату. Шенбрюнн, 25 брюмера 1805 г. 8 часов утра.
Я не могу найти слов чтоб выразить вам мое неудовольствие. Вы командуете только моим авангардом и не имеете права делать перемирие без моего приказания. Вы заставляете меня потерять плоды целой кампании. Немедленно разорвите перемирие и идите против неприятеля. Вы объявите ему, что генерал, подписавший эту капитуляцию, не имел на это права, и никто не имеет, исключая лишь российского императора.
Впрочем, если российский император согласится на упомянутое условие, я тоже соглашусь; но это не что иное, как хитрость. Идите, уничтожьте русскую армию… Вы можете взять ее обозы и ее артиллерию.
Генерал адъютант российского императора обманщик… Офицеры ничего не значат, когда не имеют власти полномочия; он также не имеет его… Австрийцы дали себя обмануть при переходе венского моста, а вы даете себя обмануть адъютантам императора.
Наполеон.]
Адъютант Бонапарте во всю прыть лошади скакал с этим грозным письмом к Мюрату. Сам Бонапарте, не доверяя своим генералам, со всею гвардией двигался к полю сражения, боясь упустить готовую жертву, а 4.000 ный отряд Багратиона, весело раскладывая костры, сушился, обогревался, варил в первый раз после трех дней кашу, и никто из людей отряда не знал и не думал о том, что предстояло ему.
