低温微生物及其酶类的研究概况
低温生物化学研究的新进展
低温生物化学研究的新进展随着科技的不断进步，低温生物化学研究的新技术不断涌现，为我们深入了解生命奥秘提供了机会。
本文就低温生物化学研究的新进展做出探讨。
第一，低温下的酶催化机制。
酶是促进生物化学反应的重要催化剂，但酶在高温下容易损失活性，因此低温下研究酶的催化机制具有重要的价值。
研究发现，低温下酶的催化机制与室温下具有相似之处，但酶的动力学参数发生了明显改变。
例如，在低温下，活化能降低，反应速率变缓，即使活性中心发生变化，酶仍可以催化反应。
这些研究为进一步探究酶的结构和机制提供了新思路。
第二，低温下的生物膜与转运。
生物膜是细胞内外环境的界面，起着调节细胞内外物质转运和信号传递的作用。
低温下研究生物膜的结构和功能非常重要，可以揭示膜蛋白在不同温度下的构象变化和分子间相互作用。
研究表明，低温下膜结构和转运机制发生了显著变化，如脂质双层的流动性下降，跨膜蛋白的活性也发生了明显改变。
这些研究为设计新药物和开发新材料提供了有益的参考。
第三，低温下的蛋白质折叠和稳定性。
蛋白质折叠是蛋白质正确发挥生物学功能的关键，而低温下蛋白质折叠与稳定性的研究则对于设计新药物和保护食品具有重要意义。
研究发现，低温下蛋白质折叠和稳定性会受到多种因素的影响，如温度、离子浓度、pH值等。
同时，一些分子伴侣和抗冻蛋白也会对蛋白质折叠和稳定性产生影响。
这些研究为我们深入了解蛋白质结构和功能提供了理论基础。
第四，低温下的代谢途径和能量转换。
代谢途径和能量转换是生命活动的基本过程，而低温下代谢途径和能量转换的研究则有助于理解低温生物对环境的适应和生存。
研究表明，低温下生物体代谢途径和能量转换机制发生了明显变化，如代谢通路发生偏移、氧化磷酸化过程发生抑制等。
同时，低温下某些生物体能产生抗冻物质以维持能量供应，这为我们研究新型能源材料提供了思路。
综上所述，低温生物化学研究的新进展为我们更深入了解生命奥秘提供了新思路、新方法和新技术。
对低温下生物体的适应和生存机制进行深入研究，不仅有助于揭示生命的本质，也为开发生物技术和保护环境提供了重要依据。
低温环境中的微生物讲解
三、微生物适应低温的分子机理
1.通过信号传导使低温微生物适应低温环境
低温微生物可以通过信号传导来感受环境条件 的变化。 例如：耐冷菌丁香假单胞菌脂多糖和膜蛋白的磷 酸化和去磷酸化反应和温度变化有关。
2.通过调整细胞膜脂类的组成来适应低温环境
a.环境温度降低时，微生物细胞膜的不饱和脂肪酸含量会增 加，以维持细胞膜磷脂的半流动状态，使细胞膜在低温条
件下仍能保持运输物质的能力和保持细胞膜上的酶发挥功
能。 b.增加不饱和脂肪酸的比例，增加不饱和脂肪酸的合成。 c.缩短酰基链的长度，增加脂肪酸支链的比例，减少环状脂 肪酸的比例等,对维持膜的流动性具有重要意义。
生长在5℃的南极好氧菌， 细胞脂质总脂肪酸中棕榈 油酸、油酸等不饱和脂肪 酸的含量超过90％。
4.低温微生物通过产生冷激蛋白适应低温环境
当生长温度从21℃降到5℃时，嗜冷酵母能在 12 h内合成26种冷激蛋白（cold shock protein）， 以适应这种低温环境。
四、嗜冷菌的应用
由于低温酶具有催化能力多样、低温下比活力高、特异性 高以及酶分子的柔性和弹性大等特点，在工业上有非常广泛的 用途。 低温酶主要有以下几个方面的用途： （1）洗涤剂的添加剂 （2）纺织工业用酶 （3）食品工业 （4）生物修复 （5）在低水活度条件下的生物催化作用 （6）在其他方面的用途
b.破坏核糖体的结构和功能
一般情况下，温度升高会影响嗜冷菌核糖体RNA和蛋白 质之间的正常结合，同时核糖体的天然结构发生改变。 对嗜冷菌来说，过高的温度还会影响其他可溶性亚细胞 成分的功能。
4.对细胞结构的影响 a.破坏细胞壁
例如：用37℃处理嗜冷红弧菌2h，细胞壁成分分解。
b.破坏正常的细胞形状
低温生物学的研究进展
低温生物学的研究进展低温生物学是生物学中的一个重要分支，研究的是适应低温环境下的生物。
低温环境具有诸多影响生物的特征，如减缓化学反应速度，影响细胞壁和膜的性质，降低蛋白质的构象稳定性等。
低温生物学的研究对象广泛，包括极地微生物、寒地植物和冷血动物等。
在农业、食品科学、药学、环境科学以及生命科学的许多应用领域都有广泛的运用。
近年来，低温生物学的研究取得了许多进展，以下是一些最新的研究成果。
1. 深海单细胞微生物的基因组学研究最近，科学家们通过对深海单细胞微生物的基因组学研究，揭示了能够适应低温环境的微生物的基因组学特征。
他们发现，这些单细胞微生物拥有多种适应低温环境的机制，如改变细胞膜组成、加强细胞壁的强度和改变代谢等。
这些发现为深入理解寒冷环境下微生物的适应机制提供了有力的支持。
2. 寒地植物的基因调控机制寒地植物能够适应极端低温的环境，但是对于这些植物是如何适应在低温下生长的，我们还知之甚少。
最近，科学家们成功地提取了北极的雷克莫斯植物的RNA，并运用现代分子生物学技术进行了深入的研究。
他们发现寒地植物有一套精细的基因调控机制，以应对不同的低温胁迫条件。
这些研究结果有助于我们更好地理解寒地植物的适应机制，也有助于开发新的方法来保护和改良这些植物。
3. 寒带鱼类的代谢特征和行为研究对于低温环境下的寒带鱼类的代谢特征和行为，科学家们进行了深入的研究。
他们发现，寒带鱼类在低温环境下可以调整代谢水平，以保持自身的生理状态。
另外，研究还发现一些鱼类会基于温度的变化，选择不同的栖息地。
这些研究成果为我们更好地理解寒温带水域的生态学提供了帮助。
4. 低温中的蛋白质构象稳定性低温下，蛋白质的构象稳定性受到影响，会发生许多异常反应。
科学家们通过对寒地动物和植物的蛋白质研究，发现这些生物内部的蛋白质可以更好地适应低温，因此可以保持稳定的构象。
这些发现为我们更好地理解生物的蛋白质结构和低温环境对生物的影响提供了基础知识。
微生物产生酶类制剂的研究与开发
微生物产生酶类制剂的研究与开发酶类制剂是利用微生物产生的酶来进行工业生产的重要工具。
随着生物技术的发展，微生物产生酶类制剂的研究与开发变得越来越受关注。
本文将探讨微生物产生酶类制剂的研究与开发的现状和未来发展趋势。
一、微生物产生酶类制剂的意义酶是生物体内功能最为多样化和广泛的一类激素，它在生物体的代谢过程中起着关键的催化作用。
与传统的化学催化剂相比，酶具有高效、高选择性和绿色环保等优点。
微生物作为酶产生的重要来源之一，具有丰富的菌种资源和较低的生产成本，成为工业上应用最为广泛的酶来源之一。
二、微生物产生酶类制剂的研究与开发现状1. 菌种筛选与改造技术的进展酶类制剂研究的第一步是找到具有高酶产量和稳定性的菌株。
通过传统的菌种筛选技术和现代的高通量筛选技术，可以快速地找到高产酶菌株。
此外，基因工程技术的发展为菌种改造提供了新的途径，通过基因突变、基因克隆和表达调控等手段，可以进一步提高酶的产量和活性。
2. 生产工艺的优化为了大规模生产酶类制剂，还需要优化生产工艺。
生产过程中的温度、pH值、培养基等条件的控制对酶活性和产量起着重要作用。
采用合适的发酵设备、培养方式和工艺流程，可以提高酶的产量和纯度。
3. 酶类制剂的稳定性和储存条件制备好的酶类制剂需要满足长期存储和使用的要求。
研究人员通过改善酶的稳定性和开发适当的保存条件，延长了酶类制剂的使用寿命。
常见的方法包括添加保护剂、进行脱水和冷冻干燥等。
三、微生物产生酶类制剂研究与开发的未来趋势1. 研究酶的结构与功能酶的结构与功能之间存在密切的关系。
深入研究酶的结构和催化机制，可以为酶类制剂的开发提供理论基础。
结合计算生物学和生物物理学的研究方法，可以更好地理解酶的结构与功能的关系，并开发出更加高效的酶类制剂。
2. 结合生物工程与合成生物学技术生物工程和合成生物学技术的发展为酶类制剂的研究与开发带来了新的机遇。
利用基因编辑技术和合成生物学的方法，可以设计、重构新的途径和菌株，进一步提高酶类制剂的产量和质量。
低温生物技术的应用现状与前景
低温生物技术的应用现状与前景随着科学技术的不断发展，低温生物技术逐渐成为了过去几十年里科学家争相研究的领域之一。
作为一门新兴技术，低温生物技术在很多方面都取得了重要突破与进展，尤其是在生殖医学、农业、医药、食品加工和环境保护等领域方面的应用及其前景不断拓展。
下文将从这五个角度来分析低温生物技术的应用现状与前景。
生殖医学方面的应用近年来，不孕不育问题已成为影响家庭健康的重要因素之一。
一些夫妻因过早性生活、妇女的产道存在问题或其他原因导致生育受挫。
此时，人工受孕或者移植体外受精育成的胚胎就成为了一种选择。
然而，这两种方式都具有弊端：人工受孕仍会受限于人体自然生理规律；而移植胚胎会对母体造成很大的伤害。
人类低温生物技术的出现为解决这一难题提供了新的思路。
通过低温技术，人类的精子和卵子可以被成功保存并用于较长时间内的体外受精、胚胎培养或人体冷冻保存，最终反复尝试留取良机，为一些不能自然怀孕的夫妇带来了生命的喜悦。
此外，在类似合法性非征时，低温技术也可以通过心理疏导、调整生活习惯及相关药品的使用，辅助夫妻有更多的机会怀上宝宝，激发了新时代人们爱的观念和更深刻的价值。
农业领域方面的应用低温技术在农业生产领域中也发挥着十分重要的作用。
农业生产中种、植、栽培、收成、贮存、运输等各个环节都有可能受到气候、病虫害等自然因素的约束，使得农产品受损，甚至长时间无法储存，偏偏低温技术的应用巧妙地化解了这一问题。
俗话说的“冬藏夏用”，就是指在人工控制的低温环境下，对种子、农作物、水果、蔬菜和其他农产品进行冷藏和冷冻，以延长其品质和保质期。
这个过程中，低温技术不仅可以防止农产品的自然成熟程度和贮存期过短，还可以杀菌消毒，保持其新鲜度、颜色和口感等品质，满足消费者对营养、健康、美味、便捷等需求，有助于减轻农产品供求矛盾。
医药领域方面的应用低温技术的突破性进展还有一个重要方向，就是在医药领域的应用。
在医药研发、制造和贮存等环节中，低温技术都可以发挥很大作用。
低温环境中的真菌代谢物生产及生物活性研究
低温环境中的真菌代谢物生产及生物活性研究真菌代谢物是一类广泛存在于真菌中，具有药理活性或产生生物功能的化学物质。
与其他微生物代谢物相比，真菌代谢物的生产更受生境、营养条件、生老病死状态等因素的影响。
在低温环境中，真菌代谢物的生产及其生物活性研究是近年来研究领域中备受关注的一个方向。
一、低温环境对真菌代谢物的生产影响低温环境是指低于或接近生物界常温的生长环境。
真菌对低温环境的适应性与生理状态、生长方式有关。
低温环境对真菌的生长和代谢都会产生一定的影响，包括对真菌代谢物生产的影响。
低温环境中真菌代谢物的生产与真菌本身的生长具有相关性，并受到低温环境中外界环境、生长阶段、营养状态等多种因素影响。
1.生长速度低温环境下，真菌的生长速度明显受到影响，生长周期会延长，代谢物的生产也会相应受到影响。
同时，真菌的代谢活性也会减弱，导致代谢物的产量降低。
2.自由基产生低温环境会增加真菌产生自由基的数量，该过程对真菌代谢物的生产和生物活性都有着直接的影响。
3.病原菌影响低温环境下，真菌受到病原菌的影响也会加重，真菌的生长发育受阻，影响代谢物的生产。
二、低温环境中真菌代谢物的生产在低温环境中，真菌代谢物的生产具有一定的优势和特点，同时真菌生长周期的延长也会导致代谢物积累，进一步促进代谢物的生产。
1.胞外代谢物低温环境下，真菌中的胞外代谢物生产受到影响，包括真菌的类胡萝卜素、酶等。
此外，低温环境也可以促进真菌的胞外多糖的生产，多糖的其中一类可作为生物药物使用。
近年来，胞外代谢物逐渐成为真菌代谢物的研究热点之一。
2.细胞内代谢物低温环境下，真菌的细胞内代谢物的研究尚不多见。
其中，笔霉科、青霉科、雌性萎缩菌属的真菌代谢物受到了研究人员的关注。
有研究表明，低温环境能够诱导这些真菌的代谢物的产生，而低温环境下的真菌代谢物反而比高温环境下的具有更强的药理活性。
三、低温环境下真菌代谢物的生物活性低温环境下的真菌代谢物具有较高的生物活性，且具有多样化的生物活性，例如抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗氧化、降血压、免疫调节等。
低温对微生物生长和代谢活性的影响研究
低温对微生物生长和代谢活性的影响研究低温是微生物生长和代谢活性的重要因素之一。
在自然界中，低温环境普遍存在，这对于微生物来说是一个重要的应激条件。
随着现代冷冻、冷藏和冷冻干燥等技术的广泛应用，微生物的低温研究在食品加工、药物生产和环境保护等领域具有重要意义。
本文就低温对微生物生长和代谢活性的影响进行了探讨。
一、低温对微生物生长的影响微生物在低温条件下的生长速度和数量会受到影响。
低温会降低细胞分裂速度，也会降低代谢活性和酶反应速度。
氧气含量、营养物质的稳定性和微生物的菌株特性也会对低温下微生物生长产生影响。
在低温环境下，微生物的寿命会变得更长。
一些微生物甚至能够在极低温度下生存。
这些极端耐寒微生物具有越来越多的研究兴趣。
研究表明，在低温条件下，一些细菌（如假单胞菌属）具有更强的生长能力和代谢能力。
而此外，有些微生物对低温环境的适应性则十分有限。
此外，某些因素可以影响微生物在低温下的生长，包括营养、氧气含量、水分、基质 pH 值、光照和压力等等。
因此，根据实验条件，低温对微生物生长的影响是多样化的。
二、低温对微生物代谢活性的影响在低温条件下，细胞代谢会变得更加缓慢、低效。
微生物需要消耗更多的能量来维持其生命活动。
在低温下，生物成分和代谢产物的稳定性也会发生变化，这可能导致对产物品质和药效的影响。
值得注意的是，低温可能会引发微生物的耐药性变化。
有研究表明，低温条件下的微生物增长速度变慢，微生物个体所感受到的抗生素浓度也会降低。
这将导致细菌能够逃避抗生素的杀菌作用，从而增加耐药性。
三、低温对微生物应激反应的影响低温是一种常见的细胞应激条件，可以激活微生物的应激响应机制。
在低温条件下，微生物的膜分子孔径缩小，渗透压升高，蛋白质折叠变化等会导致微生物产生应激反应。
研究表明，低温可以通过多种方式影响微生物的基因表达和蛋白质合成，这将导致细胞适应环境的变化。
例如，低温下，某些微生物会产生更多的 HSPs（热休克蛋白），从而保护细胞膜、酶和其他蛋白质不受环境的损伤。
低温蛋白酶综述
低温蛋白酶的研究进展与应用前景摘要：论文从来源，特征，研究方法等方面阐述了低温蛋白酶的研究进展以及其在洗涤剂、食品、废水处理等工业上的应用前景。
关键字：蛋白酶；低温蛋白酶；低温菌Abstact:The paper analyze the development of alkaline cold-active protease from their origin, characteristics, approaches of research and so on. These psychrotrophilic proteases have great potential in the industries of detergent, food, waste water treatment.Key words: protesse; alkaline cold-active protease; psychorophilic bacteria蛋白酶是目前应用最多的酶，占工业水解用酶的60%左右。
目前工业上应用的蛋白酶多数为中温蛋白酶，最适产酶温度在30-35℃，最适酶活在50℃左右。
已广泛应用于洗涤剂、饲料、皮革、食品加工等行业中[1]。
低温酶是指最是催化温度在30℃左右，在0℃仍有一定催化效率的酶，主要有嗜低温菌（psychropiles）和耐低温菌（chrotrophiles）产生。
这些菌的最适生长和产酶温度一般在20℃[7]。
低温蛋白酶具有产酶温度低，最适酶活温度低，在低温下具有更高的催化效率等特点，因而在洗涤剂、饲料、皮革、食品加工上又中温蛋白酶无法取代的优越性，也越来越受到人们的重视。
自70年代以来，世界上已有许多实验室在从事低温蛋白酶的研究，有些低温蛋白酶已用于工业生产。
如由美国华盛顿大学州立大学的海洋微生物学家研究的嗜碱性蛋白酶应用于洗涤剂工业，改变了欧洲传统的热水洗涤方式，节约能源，使加酶洗涤剂在冷水洗涤中发挥显著的效益。
生物化学中的低温条件下的酶学反应
生物化学中的低温条件下的酶学反应低温条件下的酶学反应是生物化学中一个非常重要的研究领域。
随着气候变化和环境污染日益严重，越来越多的生物体面临低温条件下的生存和繁衍，因此对于低温条件下酶学反应的研究也变得越来越重要。
一、低温条件下的酶学反应原理在低温环境下，生物产生的酶会发生一系列的变化。
首先，低温环境下酶的活性会显著降低。
这是因为低温环境下蛋白质的构象和稳定性出现了变化，而酶作为特殊的蛋白质也会受到这种影响。
其次，在低温环境下酶的催化能力会减弱。
这是因为低温环境下酶分子内部的运动速度减缓，反应速率自然也会减缓。
为了弥补低温造成的影响，生物体自然而然地演化出了一些适应低温的酶。
这些酶的构象和稳定性会发生变化，可以适应低温环境下的生存和繁衍。
而这些适应低温的酶也是低温条件下酶学反应研究的重要对象。
二、低温条件下的酶学反应在工业领域的应用低温条件下的酶学反应在生物制药和食品加工等领域有着广泛的应用。
在生物制药中，低温条件下的酶学反应可以降低酶的变性，从而提高催化效率，减少副反应的产生，保证生产的品质和稳定性。
此外，在病毒制造等领域，低温条件下的酶学反应也可以用来控制病毒的生长速度，并在病毒制备过程中减少病毒的变异风险。
在食品加工领域，低温条件下的酶学反应可以用来提高乳酸发酵的效率，保证产品的质量和口感。
此外，还可以用来制备糖蜜和发酵面团等食品原料。
三、低温条件下的酶学反应在科学研究中的应用低温条件下的酶学反应在科学研究中也有着广泛的应用。
例如，研究适应低温环境的酶的特征和机制，可以帮助科学家更好地理解生物体在低温环境下的适应机理和生物化学反应。
此外，低温条件下的酶学反应还可以用于重构某些生物大分子的三维结构，从而揭示生物大分子的内部结构和机制。
四、结论低温条件下的酶学反应是生物化学中一个非常重要的研究领域。
它对于生物制药和食品加工等领域有着广泛的应用，同时也在科学研究中发挥着不可替代的作用。
我们需要深入研究低温条件下酶的特性和机制，从而更好地理解生物体的适应机理和生物化学反应，为人类社会的发展和进步做出更多的贡献。
微生物酶的特性与应用研究
微生物酶的特性与应用研究微生物酶是由微生物产生的一种特殊酶类，具有诸多独特的特性及广泛的应用领域。
本文将重点介绍微生物酶的特性以及其在生物工程、医药科学、农业等领域的应用研究。
一、微生物酶的特性1.广泛的反应底物特异性：微生物酶能催化多种底物的反应，例如蛋白质酶可以水解蛋白质，淀粉酶可以降解淀粉，脂肪酶可以分解脂肪等。
2.高效的催化作用：微生物酶具有高效的催化作用，可以在相对温和的条件下加速化学反应的进程，提高反应速率，大大节约了时间和资源。
3.温度适应性强：微生物酶能适应不同的温度环境，包括极低温度和极高温度，这使得它们在各种研究和应用领域都具有巨大的潜力。
4.酸碱适应能力：微生物酶能够适应不同酸碱环境，保持催化活性。
这在工业生产中特别重要，因为许多反应需要在特定的pH条件下进行。
二、微生物酶的应用研究1.生物工程领域：微生物酶在生物工程领域具有巨大的应用潜力。
例如，利用微生物酶可以改善生物燃料的产生过程，提高生物柴油的产量和质量，实现能源的可持续发展。
2.医药科学领域：微生物酶在医药科学领域的应用研究也得到越来越多的关注。
例如，利用微生物酶可以生产出用于治疗癌症、心血管疾病等的药物，提高药物的疗效和安全性。
3.农业领域：微生物酶在农业领域的应用研究对于提高农作物的产量和质量具有重要意义。
例如，利用微生物酶可以合成植物生长因子，促进植物生长，提高农作物的产量，并减少对化肥的依赖。
4.环境保护领域：微生物酶在环境保护领域的应用研究也具有重要意义。
例如，利用微生物酶可以降解有机污染物，减少工业废水和废气对环境的污染，实现环境的可持续发展。
综上所述，微生物酶具有广泛的反应底物特异性、高效的催化作用、温度适应性强和酸碱适应能力等特性，因此在生物工程、医药科学、农业和环境保护等多个领域都具有重要的应用价值。
随着对微生物酶特性及应用研究的深入，相信微生物酶将为人类社会的发展带来更多的惊喜和贡献。
（字数：507字）。
极区低温海洋细菌及其产酶情况的初步研究
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参 考 文献 ：
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微生物酶的性质和应用研究
微生物酶的性质和应用研究酶是一种生物催化剂，它们可以加速化学反应的速度。
微生物酶是指从微生物中提取的酶，微生物酶的性质和应用研究一直是生物化学领域的热点。
本文将从微生物酶的基础性质、结构和应用方面阐述其性质和应用的研究现状。
一、微生物酶的基础性质1.微生物酶的类别微生物酶可以分为四大类：氧化还原酶、水解酶、转移酶和双酶。
每类酶的催化作用都是不同的。
2.微生物酶的活性微生物酶的活性在很大程度上取决于它的化学结构。
微生物酶的活性可以受到一系列的影响，包括温度、pH值、离子浓度、化合物浓度和抑制剂等。
3.微生物酶的稳定性微生物酶的稳定性也是很重要的性质之一。
微生物酶的稳定性取决于其结构、水分子的活动性和对化合物的亲和力。
一般情况下，微生物酶最适合的pH值和温度是能够保持酶稳定性的温度。
二、微生物酶的结构微生物酶的结构是深入研究微生物酶的性质和应用的必要前提之一。
微生物酶的结构主要由不同的多肽链和折叠的局部区域组成。
不同的多肽链可以通过各种化学键相互链接，形成独特的结构成分。
微生物酶的结构可以分为四个层次：一级、二级、三级和四级结构。
这些结构可以显示出微生物酶的具体化学和生物学性质。
微生物酶的结构和性质之间的相互关系是深入研究微生物酶性质和应用的基础。
三、微生物酶的应用研究微生物酶具有广泛的应用范围，例如制药、生化工程、食品加工和制革等。
以下是微生物酶的一些应用研究领域。
1.生物传感器生物传感器是一种用于检测环境中化学物质的技术。
微生物酶可以用于生物传感器的制备，这些传感器可以高效地检测污染物质和环境污染物。
2.食品加工微生物酶可以被用于食品加工，例如蛋白质的水解、酵素增加、氧化还原反应、漂白等。
这些加工过程可以提高食品的口感和质量。
3.制药微生物酶可以作为制药过程中的生物催化剂，许多药物的制备都需要采用微生物酶作为催化剂。
微生物酶在制药领域的应用非常广泛。
4.污水处理微生物酶可以生物降解有机物，这可以很好的解决污水处理过程中的问题。
低温微生物的研究及应用
可提高１：时火化学药·哺的降Ａｇ口Ｂ力、Ｊ盅 承污染处理等生物降解方而；低水活的 条件Ｆ嘻冷酶具有的世鬃性蛋ｎ质结构 使萁比噌温酶和嗜热酶柱生物僻他方面 有更大的优越性和应，口ｎⅡ好。
但一旦筛选到生产菌株，要使其投入工业化ｆＥ产应 用，需要大规模的缃胞培养和酶旧火量合成及分泌条件的
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万方数据
优化，生化反应设备的设计等工作。要满足其生长及发酵 条件，将会对没备和环境提出苛刻的要求一因此，把嗜冷 酶基因克隧到嗜温菌中表达，这样产量较高，能够较好地 保持原有的稳定性。实验室中通常在·５＂Ｃ下培养嘈冷茁２－１０ ｈ（据苗种而定），得到较高浓度的细胞和胞外酶，低温下更 多的酶生成可以补偿酶活力柏低速率。高温（＞加℃）可缩短 生Ｙｃｘ，ｔＯＵ，但都ｆ胞浓度低，胞外酶产量少。
３．２嗜冷酶的应ＪＨ
嗜冷酶的特殊性质使其在工业生产应Ⅲ。ｐ具有一些优 势：低温下催化反应可防止污染（同源的噌温酶不活泼）；经 过温和的热处理即可使嗜冷酶纳活力丧失，而低温或适温 处理不会影响产品的品质。。。表ｌ列出一些具体的工业应用 噌冷酶。…
近年来有关低温微生物的研究日益增多，相信随着研 究的持续深入以及生物工程技术的充分利用，低温微生物 在生物技术及生命科学研究中的地位将会越来越丑要。
在地球这个大生态系统中存在着广泛的低温环境ａ如 占地球表面１４％的两极地区及海洋深处（９０％的海水其平均 温度为５℃或更低）等，在这些特殊的环境中生活着一类微 生物即低温微生物（ｈａｌｏｐｂｉｌｉｃ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ）。
ｌ低温微生物
围较宽，从常冷到不稳定ｎ自低温环境中均可分离到。低温 微生物具有广泛的微生物区系，已发现的低温微生物既有 真郭ｌ苗、蓝纠茁、又有酵母茁、真菌和藻类。最近又发现 嗜ｊ母古细菌。…‘
微生物工程中的酶工程研究
微生物工程中的酶工程研究在生物科学领域中，酶是一种非常重要的物质。
酶是负责加速化学反应的催化剂，可以提高生物反应的速度和效率。
酶在工业领域中被广泛应用，特别是在微生物工程中，酶工程正在成为研究的热点之一。
酶工程是一种利用生物技术和化学工程技术来改进酶的性能和活性的科学研究，主要目的是研究酶催化反应的基本规律，以便生产更具价值的化学物质。
酶的发现和应用酶的发现可以追溯到18世纪后期。
1796年，英国医生爱德华.詹纳发现，麦芽加温后可以产生一种能够分解淀粉的物质，他称之为“发酵粉”。
之后，化学家舍尔发现了乳酸菌可以使牛奶变成酸奶。
1897年，德国化学家布哈纳发现了首个纯化的酶物质，他从酵母中提取出了发酵作用的酶物质。
自此，酶的研究和应用开始迅速发展。
酶的种类酶是一种大分子生物催化剂，分为氧化还原酶、转移酶、水解酶、异构酶、联结酶等几大类。
酶还可以按催化反应的位置分为内切酶和外切酶；按照反应速率分为组成酶和速率酶。
随着酶的研究和发展，越来越多的酶在工业领域中被广泛应用。
例如：淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等。
微生物工程是一门研究微生物及其应用的学科，主要是利用微生物生长、代谢和酶合成等特性来生产经济价值的化学物质。
微生物酶是微生物生产中产生的酶，也是酶工程研究的主要研究对象。
酶工程领域中，微生物工程主要包括：酶改良、酶合成、酶分离和纯化、酶催化反应等研究内容。
其中，酶改良是一种利用现代生物工程技术对酶性质及活性进行改良的方法。
目前广泛采用的方法有：基因工程、化学修饰和物理处理等。
酶合成是指通过重组DNA技术生产所需酶的方法。
酶分离和纯化是将酶与其他成分分离开来以便提高酶的产量和纯度。
酶催化反应则是利用酶的催化作用进行化学反应，以改变物质的形态和化学性质，从而生产新化合物或改进原化合物性质。
酶工程研究应用价值酶工程研究与应用在多个领域中都有广泛的应用，主要包括化学、制药、食品、环保等领域。
在医药制品中，酶的应用已广泛开展，例如：一些用于肿瘤治疗的生物药物，采用了优化后酶制备技术，产量较高且质量稳定，可有效抑制肿瘤的发展。
低温微生物脂肪酶的研究进展
工业化 生产和获得纯 度制剂， 所以比 植物 动 脂肪酶 理论研究 在酶 和实
际应用中有着更为重要的作用.近五年来， DERWERT 生物技术 仅被 文摘收录的脂肪酶文献就多达4001 多篇， ) 其中日 美国的专利文献 本、
示了其巨大的应用潜力。 2、 产低温微生物脂肪酶菌株的筛选 根据相关文献报道， 产微生物脂肪酶菌种的研究主要集中在根
吏1
在许多 领城得到了 广泛的应用。本文从微生物脂肪酶的功能、 筛选的影响因素、 结构特征和化学修饰、 诱变和提取分离方法、 固定 化、 研究现状进行了 论述， 这对于广大的科研工作者具有一定的参考价值。
[摘 要l低 条 下 生 脂 醉 有 效封 、用 期 等 势 独 的 温 应 制 中 温 肪 无 替 的并 温 件 徽 物 肪 具 高 、热作 周 短 优 .其 特 低 适 机 是 高 脂 醉 法 代 ，
[关键词」温 生 脂 酶 能 变 取 分 低 微 物 肪 ;功 ;诱 ;提 和 离
1、 微生物脂肪酶的功能和研究历史
脂肪酶(Iipase,EC3.1.13， 甘油醋 解酶) ， 解生物产 各种天 水 分 生的
然的油和脂肪， 是一类特殊的酷键水解酶， 主要水解由甘油和 12 碳原 子以上的不溶性长链脂肪酸形成的甘油三酷， 催化的反应式是三酸甘 油醋和水在脂肪酶的作用下生成二酸甘油醋和脂肪酸 。其另一个催 化特征功能是一种专门在异相系统油水界面上水解特殊酷类的酶， 对 均匀分散的或水溶性底物不起作用， 以底物甘油三酷中 1位或3 位和 2 位酷键的识别和水解反应性 一 酷键位置专一性最为关键， 这是脂肪 酶区别于M酶的一个特征。 H 脂肪酶广泛存在于各种动植物的组织中和 各种微生物中， 它是最早研究的酶类之一， 动植物脂肪酶于十九世纪 被首次报道， 而微生物脂肪酶则是在本世纪被发现和研究当中， 几乎 所有的微生物都有合成脂肪酶的能力，只是合成的能力不同而已， 由 于微生物脂肪酶种类多， 来源广， 周期短， 作用高效， 具有比动植物脂 肪酶广的PH 值， 作用温度范围和对底物的专一性类型， 又便于进行
低温对微生物的影响、机理和应用
低温对微生物的影响、机理和应用嘿，朋友！你知道吗，低温对微生物那可是有着相当大的影响呢！
低温啊，就像是微生物的一个大挑战。
首先呢，低温会减慢微生物的代谢活动。
这就好比一辆高速行驶的汽车突然踩了刹车，速度骤降。
微生物的生长、繁殖等各种生理过程都会变得迟缓。
比如说，我们把食物放在冰箱里，低温就能有效地抑制细菌的繁殖，让食物能保存更久，这不是很常见的例子嘛！
从机理上来说，低温会影响微生物细胞内的酶活性。
酶就像是微生物的小助手，帮助它们完成各种化学反应。
低温会让这些小助手“冻僵”，工作效率大大降低。
而且低温还可能改变细胞膜的流动性，就像冬天里的河水会结冰一样，这会影响物质的进出，对微生物的生存造成威胁。
那低温在实际中有哪些应用呢？这可多啦！食品冷藏、冷冻就是最常见的呀！把食物放在低温环境下，能减少微生物的污染，延长食品的保质期，保障我们的食品安全。
还有在医学上，低温保存细胞、组织、器官等，为医疗研究和治疗提供了重要的手段。
你想想看，要是没有低温的这些作用，我们的生活会变成什么样？食物很快就会变质，医疗上很多技术也无法实现。
就像如果没有冬天，四季就不完整了一样。
再给你说个例子，在一些科研实验中，会利用低温来保存微生物样本。
这就像是给微生物按下了暂停键，等需要的时候再“解冻”，它们又能恢复活力。
这不神奇吗？
总之啊，低温对微生物的影响是非常重要的，我们要好好利用低温的这些特性，让它们为我们的生活和科学研究服务。
怎么样，现在你对低温和微生物的关系是不是有了更清楚的认识啦？。
低温微生物酶技术的构建与展望
低温微生物酶技术的构建与展望随着现代科技的不断进步，酶技术的应用也变得越来越广泛。
在生活、医学、农业、环保等诸多领域中，酶技术都扮演着重要的角色。
而低温微生物酶技术，更是在近年来引起了广泛的关注。
它以其独特的生物特性和生物功能，正在成为未来发展方向的前沿技术之一。
低温微生物酶是一种具有极端生命区域特性的酶，在常温甚至低温下仍能发挥其催化作用，具有较高的稳定性和特异性。
其分布于海洋、极地、高山等地区的极端生态环境，是大自然的珍贵瑰宝。
近年来，随着对这些微生物生理生化特性的不断了解和深入研究，低温微生物酶技术的发展也越来越成熟。
低温微生物酶技术的构建过程包括酶活性筛选和酶基因克隆两个主要环节。
酶活性筛选是基本环节，通过对天然生物样品（例如海底沉积物、极地冰川、高山土壤等）中的微生物进行筛选和挑选，用所选微生物酶在常温或低温下表达和催化实验操作，从中筛选出具有高酶活和稳定性的酶。
酶基因克隆是低温微生物酶技术实施的关键环节，需要从筛选出来的微生物中克隆、纯化和扩增酶基因。
通过对酶基因的分析和修饰，可以使其在宿主中进行表达，实现种类和数目的扩大，从而更大程度上满足实际应用需求。
低温微生物酶技术的应用领域非常广泛，与许多传统酶技术相比，低温微生物酶技术具有很多优点。
首先，低温微生物酶的催化活性和特异性高，不受酶底物、酶反应体系等多方面因素的影响。
其次，低温微生物酶在催化酶反应过程中，具有很高的稳定性和抗异常振动的能力，能够克服工业生产中机械震荡等问题。
此外，低温微生物酶也具有较弱的选择性压力，其酶的多样性能够保持其活性表达并在不同环境下充分潜力发挥。
低温微生物酶技术的未来发展方向还有很大的潜力和深度。
与传统酶技术相比，低温微生物酶技术具有得天独厚的优势。
未来，随着对低温微生物基因工程技术的不断提高，可以更加精准地设计、构建和高效解析低温微生物酶，推广该技术在生产和科研领域的应用，将能产生更加广泛、深远的社会效益。
耐冷微生物分子生物学研究
耐冷微生物分子生物学研究在冰川、南极、北极和高山等极端环境中生活的生物是耐寒微生物。
它们具有抵御极端低温的能力，能够在零下几十度甚至低于-100°C的温度下存活。
对于这些生物的研究，有助于我们了解生命在极端条件下的适应机制。
耐冷微生物分子生物学研究的进展在分子生物学领域，对于耐冷微生物的研究还比较有限。
随着技术的进步和科学家们的共同努力，一些重要的研究成果已经取得。
以下是一些重要的研究成果：1. 外源蛋白质表达耐冷微生物能够在极端低温下生存，因此它们可以用于生产温度敏感的蛋白质。
科学家通过外源蛋白质表达和纯化技术，将自然界中的耐冷微生物用作表达宿主，产生了极具经济和生物学意义的蛋白质。
2. 基因组研究近年来，科学家对耐冷微生物的基因组进行了深入研究。
这项研究揭示了这些微生物适应低温环境的基因机制，包括冷适应蛋白（CAP）家族、RNA 稳定结构和热激蛋白的作用等。
3. RNA修饰RNA修饰是一种将化学结构加到RNA分子上的修饰方式。
在一些细胞中，RNA修饰是对环境的适应性反应。
相关研究表明在耐冷微生物中，RNA修饰是适应低温环境的一个重要因素。
4. 细胞壁细胞壁是细胞的保护层。
在耐冷微生物中，细胞壁起到了保护细胞免受低温环境伤害的作用。
科学家通过研究细胞壁的化学成分并提取脂类、多糖等可以发现耐冷微生物适应低温环境所需要的细胞壁成分，以进一步研究耐寒生物适应机制。
5. 抗氧化高浓度的氧会引起强烈的氧化反应，从而导致细胞损伤与死亡。
耐冷微生物适应低温环境，其增加了抗氧化的酶的表达，调节细胞反应性氧化物的积累水平，从而提高了细胞抗氧化能力。
6. 基因调控基因调控是生物体在不同时间和环境下特定基因表达的过程。
在耐冷微生物中，基因调控通过多种方式实现了对低温的适应性。
这包括转录调节、翻译后调节、修饰和表观遗传学调节等。
总结耐冷微生物的研究对于我们了解生命在极端条件下的适应机制非常重要。
在未来，研究人员还需要进行更深入的研究，探究这些生物如何适应极端低温环境，并开发出更多的利用它们的方法。
低温微生物及其在环境工程中的应用 范丽娟
低温微生物及其在环境工程中的应用范丽娟摘要：低温微生物广义的讲是在20℃以下生存的微生物，因其耐冷所以在环境工程中的部分污水处理有着积极作用，下面文章简要概述低温微生物，然后再具体分析低温微生物在环境工程中的应用。
关键词：低温微生物；环境工程；应用1 低温微生物相关概述1.1低温微生物简述在自然界中，有些环境是普通生物不能生存的，如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压、高辐射等。
然而，即便是在这些通常被认为是生命禁区的极端环境中，仍然有些微生物在顽强的生活着，这些微生物叫做极端环境微生物或简称为极端微生物。
低温微生物是重要的极端微生物之一，直到20世纪70年代才被系统地研究与分类。
1.2低温微生物适应性的分子机制冷适应微生物长期生活在低温环境中或短暂忍受中温环境，它们形成了一系列的机制在低温条件下完成一切生命活动。
当温度改变时，微生物必须调节细胞膜脂类的组成，从而调节膜的流动性和相结构以适应环境温度的变化。
1.3低温微生物的冷适应酶微生物的酶分子内基团之间的相互作用减弱，酶和溶剂分子间的相互作用强化，从而使低温酶分子更具有柔性，强化了酶与底物的作用，降低了反应的活化能，提高了酶的催化活性。
由适冷微生物体内提取出的冷适应酶在生物技术中有着很好的应用前景，冷适应酶在低温下就有很好的催化效能，利用冷适应酶进行的生化反应无需热源及温度控制，同等耗能的情况下可得到更多地反应产物，节约能源。
冷适应酶拥有高级别的立体特异性，使某些在高温下才能发生的反应在常温下也能实现。
冷适应酶对时序过程也是有益的（如分子生物学），当需要在下一步反应没开始之前终止酶促反应时，热钝化比化学提取来得更容易而且更方便，热钝化终止反应的技术在水-有机溶剂混合相中发生的酶催化反应以及在以有机合成为目的的无水溶剂中发生的酶催化反应中都有应用。
2 低温微生物在环境工程中的应用分析2.1低温微生物在降解水中微量油脂的应用含油废水是一种量大而面广的污染源，世界上每年至少有5×107-10×107L的油类通过各种途径进入水体。
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・综 述・低温微生物及其酶类的研究概况3曾胤新,俞 勇,蔡明宏,何剑锋,陈 波(中国极地研究所,上海 200129)摘 要 广泛分布在地球寒冷生境,如南北两极、高山、深海以及冰川中的低温微生物,不但为研究低温生态系统、生命起源与进化以及生物适冷机制提供了丰富的材料,同时在生物工程方面也具有潜在的巨大开发价值。
国内外越来越多的科研人员对低温微生物及其产物的研究表现出了浓厚的兴趣。
关于细胞膜和低温酶的研究,是目前微生物适冷机制研究中的2个热点。
就低温微生物的研究现状和适冷机制以及低温酶类的研究进行了综述。
关键词 低温微生物;适冷;低温酶中图分类号 Q939.9 文献标识码 A 文章编号 1005-7021(2004)05-0083-06 低温微生物是泛指对低温具有生长适应能力的所有微生物,它们广泛分布于地球上的所有寒冷环境中,包括高山地区、深海海区、南北两极、冰川、淡水湖泊以及冷冻食物。
按照最适生长温度和生长上限温度的不同,它们一般被分为2大类:嗜冷型(psychrophilic)和耐冷型(psychrotrophic或psychrotolerant)。
其中,嗜冷菌通常是指最适生长温度≤15℃,生长上限温度<20℃的菌株;耐冷菌则是指能够在0℃左右良好生长、但最适生长温度>20℃的微生物[1]。
在自然界中,低温环境比高温环境在生态学方面的影响范围更广:生物圈中超过80%的地方,温度低于5℃。
海洋的大部分区域,水温低于5℃;在南、北两极,海洋平均温度仅为-1.8℃,而绝大多数土壤的温度,即使在夏季也不会超过5～10℃[2]。
在其所处的自然生境中,低温微生物经常遭受到快速且幅度剧烈的温度变化,它们在低温及适温(moderate temperature)条件下的生长能力使得它们在生态学方面比嗜温菌(mesophiles)更有优势,这可能就是它们能够广泛分布的原因[3]。
低温微生物对于低温自然环境中的物质循环、能量传递以及生物地球化学循环过程,起着十分重要的作用,从而在全球生态与环境系统中占据重要地位[4]。
另外,生命起源于温度很低的海洋,有人认为对低温微生物的研究有助于增强人们对生命起源的认识,并对探索生命在地球及外太空极端环境中的可能性及适应机制有着重要的参考价值。
对于低温微生物进行广泛研究,不仅有助于我们认识、了解微生物在低温生态与环境、生命起源与进化、生物适冷机制等基础科学方面的意义和作用,同时也可以为其在新型生物活性物质筛选及生物工程应用等方面奠定前期基础。
1 微生物的低温适应能力 微生物对低温环境的适应能力,大大出乎人们的意料:生长在南极干燥峡谷地区多孔岩石晶体间的微生物,不但能够忍受南极夏季0～-15℃的低温,甚至在经历了南极冬季-60℃的极端温度后仍能存活[5];科研人员还在至少有42万a 历史的南极东方湖(Lake Vostok)3593m处的冰芯中分离出了活细菌[6]。
人们通常将细胞水分的冰点作为生物维持生命活动现象的最低温度。
纯水的冰点为0℃,而存在生命活动现象的冰点,可以比0℃更低:一种常见海洋硬骨鱼的冰点在-0.5～-0.9℃之间[7];通过14C2乙酸示踪技术,人们发现生活在西伯利亚永久冻土带土壤中的细菌,即使在-20℃条件下仍可检测到代谢活性的存在[8]。
研究显示,生长培养基组分的变化可以改变菌株的最低生长温度[9]。
低温微生物的生长下限温度,是由细胞内外的稀水溶液的冷凝特性决定的,而不是由细胞大分子的化学特性决定的[10]。
-20℃是细胞内冰晶形成开始出现的温度,同时伴随着溶质浓度的升高。
二者都将对微生物的代谢造成严重后果并因此阻止生长[9]。
在现有报道中,细菌的生长下收稿日期:2003-08-11作者简介:曾胤新 男,助理研究员,硕士。
现从事低温微生物生理生化研究工作。
3国家自然科学基金资助项目(30200001,40006010);科技部社会公益研究专项资金项目(2001DIA50040-6)38微生物学杂志2004年9月第24卷第5期 JOURNAL OF MICROBIOLO GY Sept.2004Vol.24No.5限温度为-12℃,真菌及酵母可以低至-34℃[9]。
通过合成抗冻糖蛋白或多肽,生物可以降低其体液或细胞水分的冰点。
这些抗冻蛋白首先是在常年生活于约-1.9℃环境中的南极鱼类血清中被发现,后来又陆续在植物、昆虫、真菌及细菌中也发现了抗冻蛋白的存在。
2 国内外的低温微生物研究现状 进入20世纪90年代以后,低温微生物及其相关产物(如抗冻蛋白、低温酶类、多聚不饱和脂肪酸、十四酰CoA、色素、抗生素、抗肿瘤药物以及质粒等)的研究意义以及它们在现代生物工程中的潜在价值,逐渐为人们所认同并引起广泛关注,成为一个新的研究热点领域。
有关低温微生物及其代谢产物在生物适冷机制、生命起源与进化、新菌种的收集鉴定与菌种系统发育分析、物质的生物地球化学循环与能量传递以及新型生物活性物质的研究开发等方面,已有大量研究论文及综述文章发表[11,12]。
目前在低温微生物研究领域,欧美及日本等一些传统生物技术大国,已开展了多年的研究,在国际上处于领先地位:美国对来自极地及海洋的嗜冷微生物在低温生存机制、生物工程潜在应用以及与天体生物学(astrobiology)的联系等方面开展了探索研究[13],并且在国际上首次完成了对1株北极耐冷细菌Col wellia psychrerythraea34H 的全基因组测序工作[14];加拿大科研人员对北极环境污染物(如链烷、甲苯、萘、多氯联苯等)降解细菌进行了大量研究[15];澳大利亚利用其毗邻南极大陆的地理优势,于1990年开始通过EMBAM (Ecology and molecular biology of Antarctic mi2 croorganisms)计划及后续的ACAM(Australian collection of Antarctic Microorganisms)活动,对包括适冷菌在内的南极及南大洋微生物资源进行了大规模的调查研究与收集保藏,不但在低温微生物的多样性和适冷机制、生物环境修复等方面开展了许多工作,还在新型药物筛选、低温酶类及多聚不饱和脂肪酸(PU FA,polyunsaturated fatty acids)的研究与开发应用方面进行了摸索[11];欧洲国家在1990～1994年第3个欧盟框架计划生物工程部分,对包括嗜冷微生物在内的极端微生物的研究投资超过4.5百万欧洲货币单位[16],并在1996年启动的欧盟第4个框架计划中,设立了大规模、系统性的主要针对南极嗜冷微生物的“Coldzyme”研究项目,参与国家包括英国、比利时、德国、法国、瑞典、奥地利、意大利、荷兰、希腊等。
他们在嗜冷酶的分子适冷机制、酶序列分析、酶分子定向诱变、酶基因克隆表达以及应用开发等方面开展了大量工作,现已取得1项低温β2半乳糖苷酶专利。
另外,在低温微生物冷激蛋白(cold shock protein)、特殊基因调控系统、特殊膜成分以及不同的分泌机制等方面,欧洲也进行了重点研究。
捷克、波兰等东欧国家,也各自开展了针对低温微生物的研究工作;亚洲的日本早在20世纪60年代就开展了针对南极适冷微生物的研究,进入90年代后,更是在微生物的适冷机制与低温酶学研究方面开展了大量工作,现已有2项低温蛋白酶专利,日本花王公司还提交了一系列应用于洗涤剂的低温蛋白酶的专利申请;另外,印度也注意到了研究南极低温微生物适冷机制的意义及其在工业中的应用可能性。
国内一些研究机构从20世纪90年代初开始了针对低温微生物资源(主要是南极及深海微生物)的初步收集、调查与研究工作。
近5a来,随着国际上对低温微生物研究热度的逐步加强,以及国内科研人员对低温微生物及其产物在学术研究和生物工程中潜在价值的不断认识,中科院、国家海洋局及水产科学院下属的部分研究所及部分大学已经在低温微生物及其酶类(主要是低温蛋白酶、低温纤维素酶)、新型药物筛选以及低温菌株的分子鉴定与系统发育等方面开展了一些研究工作并取得了部分成果[17～19]。
水产科学院黄海水产所已研制开发出主要应用于合成洗涤剂方面的海洋低温碱性蛋白酶和应用于医疗方面的低温溶菌酶产品。
但就总体情况而言,国内对低温微生物的研究与开发力量还比较薄弱,研究范围较集中,研究深度也不够。
这一状况还有待国内生物科技人员的共同努力来加以改善。
3 微生物低温适应机制研究 微生物对温度的适应,主要体现方式包括:用于能量转移与传导、胞内环境调节及新陈代谢调节的特殊机理;细胞膜、细胞壁结构性成分与功能性成分的稳定性;反应动力学;蛋白构象;酶功48 微 生 物 学 杂 志 24卷能[20]。
微生物的低温适应机制,涉及菌体自身的生理、生化、遗传物质,以及所处生态环境与营养条件等众多因素,目前还没有全面、系统的科学结论。
现阶段,人们主要从以下几条途径研究微生物的低温适应机制:营养物质的吸收与转运、DNA的复制合成、蛋白质的合成、合成与分解代谢的正常进行、能量代谢的正常进行以及细胞的分裂。
大量相关研究工作集中在两方面进行:①膜的结构与功能。
研究内容涉及微生物在低温条件下调节膜流动性和通透性的能力、对营养物质的吸收及转运能力、通过膜蛋白和脂多糖的磷酸化作用响应环境温度等;②蛋白的结构、功能与合成。
这方面的研究包括低温酶、抗冻蛋白/多肽、嗜冷蛋白、冷激蛋白、冰核蛋白、延长因子蛋白以及酰基辅酶A硫酯酶等众多与微生物低温适应性有关的蛋白在生理、生化及分子生物学等方面的特性。
另外,还有部分有关细胞质冷冻防护的研究,如对多元醇、可溶性糖、不饱和脂肪酸以及部分氨基酸等低温防护剂的研究。
其中,关于低温微生物膜功能和酶活性的研究,是目前国际上广受关注并吸引大量研究力量的两大热点。
膜的一个重要功能就是对营养物质的吸收和对胞内离子组成的调节。
这一过程是由细胞膜上的运载系统和离子泵来执行。
膜的脂类组成必须提供正确的流动性与膜相结构,才能保证膜组成蛋白能够以有效形式开展离子或营养物吸收、电子运送等必要功能[9]。
对低温微生物膜结构、功能的研究表明,低温条件下,微生物细胞可以通过以下途径来维持膜的流动性、通透性,保证膜的正常生理功能:膜中不饱和脂肪酸含量增多、脂肪酸链长度缩短(有利于膜脂熔点的降低并在低温条件下保持液晶态)[21,22];脂含量升高、膜面积增大(有利于提高菌体细胞对营养物质的吸收能力)[2]。
而细胞膜脂质的不饱和化、脂肪酸链长度缩短以及甲基分枝作用等膜脂类组成的低温适应机制,分别与细胞内的去饱和酶、脂肪酸合成酶等有关[23]。
这些酶也受到环境温度的影响。
来自南极海冰的适冷菌中,很大部分都具有生成PU FA,如EPA,DHA的能力[24]。