Magnetotactic bacteria produce magnetic crystals in organelles called magnetosomes. The bacterial cells may also have phosphorus-containing granules, sulfur globules, or polyhydroxyalkanoate inclusions. In the present study, the ultrastructure and elemental composition of intracellular inclusions from uncultured magnetotactic bacteria collected in a marine environment are described. Magnetosomes contained mainly defect-free, single magnetite crystals with prismatic morphologies. Two types of phosphorus-containing granules were found in magnetotactic cocci. The most common consisted of phosphorus-rich granules containing P, O, and Mg; and sometimes also C, Na, Al, K, Ca, Mn, Fe, Zn, and small amounts of S and Cl were also found. In phosphorus-sulfur-iron granules, P, O, S, Na, Mg, Ca, Fe, and frequently Cl, K, and Zn, were detected. Most cells had two phosphorus-rich granules, which were very similar in elemental composition. In rod-shaped bacteria, these granules were positioned at a specific location in the cell, suggesting a high level of intracellular organization. Polyhydroxyalkanoate granules and sulfur globules were less commonly seen in the cells and had no fixed number or specific location. The presence and composition of these intracellular structures provide clues regarding the physiology of the bacteria that harbor them and the characteristics of the microenvironments where they thrive.

Bactérias magnetotáticas produzem cristais magnéticos em organelas chamadas magnetossomos. As bactérias magnetotáticas também contêm grânulos ricos em fósforo, glóbulos de enxofre ou inclusões de polihidroxialcanoato. Neste trabalho, nós estudamos a ultraestrutura e composição de elementos de inclusões intracelulares de bactérias magnetotáticas de um ambiente marinho. Os magnetossomos continham principalmente cristais de magnetita, com morfologias prismáticas e livres de defeitos. Nós encontramos dois tipos de grânulos contendo fósforo em cocos magnetotáticos. O mais comum é o grânulo rico em fósforo que continha P, O, Mg e em algumas vezes também C, Na, Al, K, Ca, Mn, Fe, Zn e pequenas quantidades de S e Cl. Os grânulos de fósforo-enxofre-ferro continham P, O, S, Na, Mg, Ca, Fe e freqüentemente Cl, K e Zn. A maioria das células apresentou dois grânulos ricos em fósforo, muito semelhantes na composição de elementos. Em bactérias em forma de bastão, esses grânulos estavam posicionados em um local específico da célula, sugerindo um alto grau de organização intracelular. Grânulos de polihidroxialcanoato e glóbulos de enxofre foram menos comumente encontrados e não possuíam número fixo ou posição determinada nas células. A presença e composição dessas estruturas intracelulares fornecem pistas sobre a fisiologia das bactérias que os contém e sobre as características do microambiente onde elas crescem.

Las bacterias magnetotácticas producen cristales magnéticos en orgánulos llamados magnetosomas. Además, pueden contener gránulos de fósforo, glóbulos de azufre o inclusiones de polihidroxialcanoatos. En este estudio se describe la ultraestructura y la composición elemental de las inclusiones intracelulares de bacterias magnetotácticas no cultivables extraídas de un medio marino. Los magnetosomas contenían principalmente cristales de magnetita individuales de morfología prismática sin defectos. En los cocos magnetotácticos se encontraron dos tipos de gránulos que contenían fósforo. Los más frecuentes fueron los gránulos ricos en fósforo que contenían P, O, Mg y, a veces también, C, Na, Al, K, Ca, Mn, Fe, Zn y pequeñas cantidades de S y Cl. En los gránulos de fósforo-azufre-hierro se detectó P, O, S, Na, Mg, Ca, Fe, y con frecuencia Cl, K y Zn. La mayoría de las células tenían dos gránulos ricos en fósforo, cuya composición elemental era muy parecida. En las bacterias de forma bacilar, estos gránulos estaban situados en determinados lugares de la célula, sugiriendo un alto nivel de organización intracelular. Los gránulos de polihidroxialcanoatos y los glóbulos de azufre eran menos frecuentes y no mostraban ninguna localización especial dentro de la célula ni tenían un número fijo. La presencia y composición de estas estructuras intracelulares proporciona pistas sobre la fisiología de la bacteria que las hospeda y sobre las características de los microambientes donde se desarrollan.

O presente trabalho descreve o acúmulo de zinco em grânulos de polifosfato da cianobactéria Synechocystis aquatilis NPBS-1 como mecanismo de detoxificação de metais pesados. O microrganismo foi isolado de uma baía contaminada com metais, a Baía de Sepetiba, próxima à cidade do Rio de Janeiro. As células foram cultivadas em 25 µM de cloreto de zinco e preparadas para microscopia eletrônica e análise de dispersão de energia de raios-X. Algumas mudanças morfológicas ocorreram após a exposição ao zinco. A principal modificação foi o aumento no número de grânulos de glicogênio, como provável mecanismo fisiológico de adaptação. Os grânulos de polifosfato continham fósforo, enxofre, cálcio, ferro e zinco. O acúmulo de zinco nesses grânulos parece ser um mecanismo efetivo de detoxificação do metal para sobrevivência da cianobactéria na baía. Devido à sua não-especificidade na captação de cátions metálicos, os grânulos podem ser igualmente efetivos em acumular outros eventuais metais em excesso, além do zinco.

We describe here the trapping of zinc in polyphosphate granules of the cyanobacterium Synechocystis aquatilis NPBS-3. Cells were cultured in 25 µM of zinc chloride and prepared for electron microscopy and energy-dispersive X-ray analysis. Some ultrastructural features were changed by zinc exposure, the increase of glycogen granules number being the main change. The polyphosphate granules contained phosphorus, sulphur, calcium, iron and zinc. The trapping of zinc in polyphosphate granules seemed to be an effective way of detoxifying the metal and surviving in the bay. As a non-specific mechanism, these polyphosphate granules could also be effective in trapping other metals in excess.