极端微生物汇总.

• 嗜热微生物的耐热机理： (1)绝大多数革兰氏阳性高温菌的细胞壁是由G—M 及短肽构成的三维网状结构，增加了细菌的耐热 性； (2)嗜热菌细胞膜中含高比例的长链饱和脂肪酸和具 有分支链的脂肪酸，胞膜中含有甘油醚化合物； (3)呼吸链蛋白质的热稳性高； (4)由于tRNA的C碱基含量高，提供了较多的氢键， 故其热稳性高； (5)细胞内含大量的多聚胺； (6)胞内蛋白质具抗热机制，如增加分子内疏水性和 分子外亲水性，共价结合等； (7)许多酶类由于蛋白质一级结构的稳定及钙离子的 保护，耐热性高； (8)新的研究还表明，专性嗜热菌株的质粒携带与抗 热性相关的遗传信息。
• 应用及研究： （1）利用菌体产生的酶，如从嗜热古细菌 Ther—aquot／cus中分离出来用于PCR技 术的Taq DNA聚合酶。 （2）利用菌体发酵。由于高温反应的优点， 加热条件下的操作也较容易，如用极端嗜 热菌生产乙醇。
2.2 嗜冷微生物
• 在地球两极地区、高山、冰川、海洋深处等地生 活着一类微生物，称嗜冷微生物，根据其生长的 温度特性可分为嗜冷菌和耐冷菌两类。 • 嗜冷菌（<20℃，最适15℃， 0℃下可生长繁殖）， 必须生活在低温条件下，20℃以卜很快即引起死 亡，其适应的温度范围较窄。嗜冷菌数量很少， 即使在南北两极分离到的微生物中嗜冷菌占的比 例也很少。已发现的嗜冷菌有真细菌、蓝细菌、 酵母菌、真菌和藻类及嗜冷古细菌。 • 耐冷菌（最高>20℃，最适>15℃，0～5℃可生长 繁殖) ,冷水中、冰箱中均存在着大量的耐冷菌。 它们能在较宽的温度范围内生长，在许多低温环 境中均可分离到。
第2节 极端微生物的特征
• • • • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 嗜热微生物 嗜冷微生物 嗜酸微生物 嗜碱微生物 嗜盐微生物 嗜压微生物
2.1 嗜热微生物
• 嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微 生物，如火山口及其周围区域、温泉、工 厂高温废水排放区等。
• 按微生物生长的耐热程度的不同可分为5个不同类 群： 耐热菌（<45～55℃，<30℃也能生长） 兼性嗜热菌（50～65℃， <30℃也能生长） 专性嗜热茵（最适65～70℃，不能<40～42℃） 极端嗜热菌（>40 ℃ ，<70 ℃，最适65 ℃ ） 超嗜热菌（最适80～110℃，最低55℃） • 耐热菌、兼性嗜热微生物、专性嗜热微生物和极端 嗜热微生物主要是细菌(真细菌)，超嗜热微生物大 部分是古生菌，但真细菌中也有，如海柄热袍菌属 于此类。
2.3 嗜酸微生物
生长最是pH在3~4以下，中性条件不能 生长的微生物
温和的酸性（pH3~5.5）自然环境较为普 遍，如某些湖泊，泥碳土和酸性的沼泽。 极端的酸性环境包括各种酸矿水、酸热泉、 火山湖及地热泉等。
极端嗜酸微生物多分布在金属硫矿床酸 性矿水、生物滤沥堆、煤矿床酸性矿水 以及含硫温泉和土壤中，包括原核微生 物和真核微生物2大类，在极端酸性环 境中的真核生命几乎完全限于微生物。 在黄石公园温泉水体中已分离到光合作 用的藻类。从其他一些地方金属矿区排 水道中分离到原生动物。在常温嗜酸原 核微生物中研究较多的是化能自养型 T．ferooxidans和Thiobacillus thiooxidans，以及呈弯曲螺旋状的 Leptospirillum ferrooxidans。另一类是 自养和异养兼具的嗜酸菌，如 Thiobacillum cuprinus。在嗜酸热微生 物中球形古菌已被分离，如Acidianns、 Metallosphaera和Sulfolobus属中的一些 种。菌株的多样性包括好氧、兼性厌氧 和严格厌氧型。
• 耐低温机制： (1)不饱和脂肪酸含量增加； (2)缩短酰基链的长度，增加脂肪酸支链的比例和减 少环状脂肪酸的比例等，这嗤为膜的流动性提供 了基础，如嗜冷菌能在2℃转运葡萄糖； (3)嗜冷菌中的蛋白质在低温下能保持结构上的完整 ห้องสมุดไป่ตู้； (4)嗜冷菌中的酶在低温下具有很高的活性，保持了 嗜冷菌在低温下生命活动的正常进行； (5)嗜冷菌在0℃下具有合成蛋自质的能力，从而保 证了低温下蛋白质的正常合成； (6)冷休克蛋白(could prHein)的产生使得冷休克基因 能正常表达。
• 应用及研究 环境保护方面：在寒冷环境下污染物生物 降解能力的提高可通过低温微生物特有的 冷适应酶实现； 食品及日化方面：Brechleyl发现冷活性， p-半乳糖苷酸可用于降解奶制品中乳糖含 量，使许多对乳糖敏感的人能饮用。此外 冷活性酶可在食品低温加工过程中起重要 作用，其中以脂酶和蛋自酶最具潜力。脂 酶可应用于许多方面如作为食品的风味改 变酶、去污剂添加物，或立体特异性催化 剂等。
极端环境其实是一个相对的概念，现在 地球的环境是宇宙中难得的人类家园，而 从宇宙或地球历史上看，所谓极端环境才 是普通环境，极端微生物的研究将有助于 揭示生命起源、生命极限、生命本质甚至 其它生命形式等生命科学的悬念。
3、到目前为止，已发现的极端生命形式包括 嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐 菌和嗜压菌等，下面我们将对这六种菌进 行分别的介绍，主要介绍这类菌能够在极 端环境下进行生长的结构基础及酶学特征 和这类菌的研究意义和研究进展。
美国黄石国家公园的温泉
一、酸性环境中的微生物
嗜酸菌是一种能在低pH条件下生长和繁
殖的极端环境微生物，通常在pH2～5生
长很好，pH5.5以上生长不好。
• 抗酸微生物
能在强酸环境中生长或生存，但是 最适生长pH在4～9之间的微生物
• 专性嗜酸微生物
必须在pH≤3的环境中才能生长的 微生物
极端环境下的微生物
第1节 什么是极端微生物
1、 极端微生物：一类最适合生活在极端 环境中的微生物的总称 。 2、极端环境：地球上存在着各种不同的、 强烈抑制一般生物生长的极端环境，如高 温（200 ℃～300 ℃）、高盐（15％、20 ％、饱和盐液）、高酸（pH＜ 1）、高碱 （pH＞10）、高压（1 000大气压）、寡营 养等等。