Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
Недавние исследования этого организма с помощью мёссбауэров-ской спектроскопии показали (Frankel et al., 1983), что помимо магнетита в клетках содержится фаза, образованная гидратом оксида железа и связанная с магнитосомами. Поскольку эти данные носили статистический характер и не содержали сведений о локальной структуре и упорядоченности фазы, образованной гидратом оксида железа, для локализации межфазной границы и исследования процессов взаимодействия между двумя железосодержащими фазами в пределах отдельной магнитосомы мы использовали ПЭМВР.
Стратегия эксперимента включала определение кристаллографической структуры, степени упорядоченности и морфологии кристаллов, а также изучение процессов их роста путем непосредственного получения изображения кристаллической решетки магнетита, находящегося в ин-тактных клетках бактерий. Исследование кристаллов in situ позволяло избежать многих чреватых артефактами воздействий, связанных с процессами выделения кристаллов из клеток, а также давало возможность изучать частицы магнетита, находящиеся на различных стадиях формирования кристалла. Кроме того, это позволяло получать данные о кристаллографической ориентации и степени кристаллизации каждой отдельной цепочки магнитосом.
3.2. Магниточувствительные кокковидные клетки
Методика выращивания чистой культуры этих клеток не разработана, поэтому их выделяли из сложной системы, моделирующей естественную среду обитания и подробно описанной в литературе (Moench, Konetzka,
1978). Выделение частиц магнетита проводили по известной методике (Towe, Moench, 1981). Образец, содержащий слипшиеся частицы магнетита, инкубировали в течение ночи при комнатной температуре в 5,25%-ном растворе гипохлорита натрия для удаления органических остатков, которые могли прилипнуть к частицам магнетита. Суспензию, содержащую частицы магнетита, несколько раз центрифугировали и осадок каждый раз суспендировали в дистиллированной воде.
Исследование кристаллов в интактных клетках не проводили из-за невозможности получить чистую культуру последних. Поэтому данные
о росте кристаллов в этой биологической системе основаны только на результатах наблюдения за изолированными кристаллами.
3.3. Электронная микроскопия
При исследовании магнетита у A. magnetotacticum интактные, не подвергавшиеся фиксации клетки высушивали на воздухе на медных сетках для электронной микроскопии (диаметром 2,3 мм), покрытых в качестве подложки последовательно нанесенными пленками углерода и формва-ра. При исследовании кристаллов магнетита, выделенных из магниточувствительных кокковидных клеток, частицы, образованные слипшимися кристаллами, суспендировали с помощью ультразвуковой обработки в дистиллированной воде, каплю полученной суспензии наносили на сетку и высушивали на воздухе, как описано выше. При проведении обеих серий экспериментов использовали электронный микроскоп марки «Джиол 200 СХ» (JEOL 200 СХ) с катодом повышенной яркости марки LaB6 и с разрешением по точкам 2,5 А. Все эксперименты проводили при напряжении 200 КэВ и диафрагме объектива 40 мкм.
Для каждого из кристаллов снимали серию изображений в условиях, изменяющихся от «недофокусировки» до «перефокусировки»; оптимальное значение дефокусировки было равно — 650 А. Подобная постановка опыта позволяла судить об изменении структуры изображения с изменением дефокусировки. Тем не менее относящиеся к обеим рассмотренным группам кристаллы биогенного происхождения имели, как правило, слишком большую толщину, что не позволяло получать двумерные «структурные изображения». Исключение составляли некоторые очень тонкие края кристаллов. Для большинства частиц разрешение позволяло различить на полученных изображениях только одномерные полосы решетки. Эти полосы, подобные тем, которые видны на рис. 15.2, представляют собой плоскости решетки, ориентированные параллельно электронному пучку, и обозначаются, как это принято, кристаллографическими индексами Миллера в форме (hkl). Поскольку магнетит имеет кубическую симметрию, многие плоскости решетки, такие как, например, (100), (010) и (001), эквивалентны между собой. В этих случаях совокупность эквивалентных плоскостей записывают как {hkl}. Расстояние между полосами одной совокупности и углы между полосами, относящимися к различным совокупностям, позволяют определить про-
Рис. 15.2. Полученное с помощью ПЭМВР изображение кристалла магнетита при направлении электронного пучка [011]; виден отличающийся высокой упорядоченностью одиночный кристалл с характерной морфологией октаэдрической призмы, у которой грани {111} отсекаются гранями {100} (рис. 15.4). Полосы решетки соответствуют плоскостям (022) и перпендикулярны грани (100). Обратите внимание, что края кристалла негладкие и на уже сформировавшихся гранях {111} (отмечены стрелками) видны выступы.
екцию кристалла в электронном микроскопе, кристаллографическое направление которой обозначают как [uvw]. Исследование ряда кристаллов, по-разному ориентированных в поле электронного микроскопа, „ дает возможность определить трехмерную морфологию частиц; подробнее это обсуждается в разд. 4.1.
