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趋磁细菌(MTB)是一类能够沿磁力线运动的原核生物。磁小体是MTB的最显著特征,是包被了磷脂双层膜的磁性晶体,该晶体的组成为铁的氧化物磁铁矿(Fe3O4),或者铁的硫化物硫复铁矿(Fe3S4),或者黄铁矿(FeS2)。研究发现,Acidithiobacillus ferrooxidans (At. ferrooxidans)和MTB之间在生态分布、形态类型、运动性、革兰氏染色、营养类型、培养基组成、需氧类型以及生长温度等方面存在很多的相似性。已有研究表明,At. ferrooxidans能够合成胞内电子致密磁铁矿,但其磁性较弱。与其它MTB相比,有关At. ferrooxidans磁学性质的研究十分稀少。论文对纯培养的At. ferrooxidans的磁学特性进行了详细的研究。通过扫描电镜(TEM)、震动样品磁强计(VSM)、磁热重分析(MTGA)、低温磁力测定以及穆斯保尔谱对菌体细胞进行了分析。结果显示,生长于9K培养基的细菌能够合成磁小体,单个细胞的磁小体数目大概为2个；干燥菌体和湿菌体都能被磁铁吸附；当有外加磁场时,细菌在半固体平板和光学显微镜下均可见趋磁性；灰化的菌体样品具有铁磁行为,其矫顽磁力为20.17 mT,剩磁为0.62emu/g;灰化菌体的居里点(Tc)为453.96℃；低温加场冷却(FC)和零场冷却(ZFC)磁化强度曲线在120 K附近裂开；δ比(δFC/δZFC)为1.27,介于1和2之间,表明磁小体在At.ferrooxidans菌体内并非成链排列；该磁小体的矿物类型为磁铁矿。论文考察了铁源、氮源、温度、初始pH以及环境氧浓度对At. ferrooxidans生长及其磁小体合成的影响。并采用正交设计试验优化出At. ferrooxidans生长及磁小体合成的最适条件。结果显示,细菌生长和磁小体合成的最佳条件并不相同,At. ferrooxidans生长的最佳条件为：FeSO4 120 mM, (NH4)2SO4 3.0 g/L,温度30℃,初始pH 1.75,20%的装瓶量;而磁小体合成的最佳条件为：FeSO4 160 mM, (NH4)2SO4 2.4 g/L,温度20℃,初始pH 1.75,50%的装瓶量。我们采用溶菌酶处理、低温超声以及磁收集相结合的方法,经过8到10次的HEPES缓冲冲洗,获得了初步纯化的磁小体。并对磁小体的晶形、表面官能团、细胞毒性、基因毒性以及血液毒性等性质进行了研究。X-射线衍射(XRD)分析表明磁小体的组成为磁铁矿。傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示磁小体的表面含有很多不同的化学基团。MTT结果表明在试验浓度范围内,磁小体无细胞毒性。血液相容性研究表明磁小体无溶血活性。同阳性对照的微核频率相比,磁小体的微核频率明显减少(p<0.01)。此外,我们收集了磁小体生物矿化相关的38个基因,并将它们的序列同At. ferrooxidans ATCC 23270的全基因组进行生物信息学比对。对同源性最高的mpsA基因在不同处理下的表达情况进行了分析。结果表明,亚铁浓度、氧浓度以及静磁场强度都能明显的影响mpsA的表达。At. ferrooxidans对重金属和类金属的耐受能达到毫克每升的水平,而此浓度对其它微生物通常是极具毒性的。虽然有At. ferrooxidans作为生物吸附剂吸附Ni2+,Cd2+,Zn2+,Pb2+以及Cu2+的报道,但到目前为止还没有关于该菌吸附砷的报道。鉴于此,我们研究了At. ferrooxidans对亚砷酸盐(iAsⅢ)、一甲基砷酸盐(MMAⅤ)以及二甲基砷酸(DMAⅤ)的生物吸附。论文考察了pH、接触时间、初始砷浓度、生物量剂量以及温度对吸附的影响。结果显示,吸附在极短的时间即能达到最大吸附量,对iAsⅢ的吸附可在30 min内完成,对MMAv和DMAv的吸附均在40 min内完成。同Freundlich模型相比,Langmuir模型能较好的拟合试验数据,用Langmuir模型拟合出的iAsⅢ,MMAⅤ以及DMAv的最大吸附量分别为293.25,333.33以及333.33μg/g。动力学分析表明这三种形态砷的生物吸附属于二级动力学。热力学参数表明,At. ferrooxidans对iAsⅢ,MMAv以及DMAv的生物吸附是可行的,是自发的吸热反应。FTIR分析显示,At. ferrooxidans表面的多种化学基团都参与了砷的生物吸附。这些也表明,在水溶液中砷的治理方面,At. ferrooxidans是一种极具潜力的生物吸附剂。