极端环境热泉水中嗜热微生物研究进展
极端微生物对极端环境的适应机理及应用研究进展
极端微生物对极端环境的适应机理及应用研究进展作者：孟素香曹健来源：《现代农业科技》2014年第09期摘要极端微生物在极端环境中生长繁殖，其必然有适应恶劣环境下的特殊细胞结构、生理机制、遗传基因等。
对近几年的六大类极端微生物在分类、生存机制和应用方面的最新研究进展进行综述，为极端微生物菌种资源利用及代谢产物开发提供了一些理论依据。
关键词极端微生物；极端环境；适应机理；应用中图分类号 Q939.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）09-0249-02Research Progress of Adaptation Mechanism and Application of Extreme Microbes Toward Extreme EnvironmentMENG Su-xiang 1 CAO Jian 1，2 *（1 School of Bioengineering，Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001；2 Zhongyuan University of Technology）Abstract Extreme microbes grow in the extreme environments，so they must own special cell structure，physiological mechanism and gene etc.In this paper，the latest studies on the survival mechanism，classification and application of six kinds of extreme microbes were reviewed，which can provide some theoretical basis for utilization and metabolites exploitation of extreme microbes strains resource.Key words extreme microbes；extreme environment；adaptation mechanism；application极端微生物是指生长在极端环境下，并依赖这些极端环境中的一种或几种极端因子生长的微生物的总称，包括嗜热、嗜冷、嗜盐、嗜酸、嗜碱、嗜压等多种类型的微生物。
极端微生物的研究及应用
极端微生物的研究及应用在自然界中，存在着一些绝大多数生物都无法生存的极端环境，诸如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等环境。
凡依赖于这些极端环境才能正常生长繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物。
由于它们在细胞内造、生理、生化、遗传和种系进化上的突出特性，不仅在基础理论研究上有着重要的意义，而且在实际应用上有着巨大的潜力。
1 嗜热微生物1.1 嗜热微生物的定义及分布嗜热微生物也被称为嗜热菌或者高温菌。
嗜热微生物主要分布于温泉、堆肥、煤堆、有机物堆、强烈太阳辐射加热的地面、地热区土壤以及陆地和海底火山口等高温环境。
1.2 嗜热微生物的分类嗜热微生物分为耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌、超嗜热菌，根据嗜热微生物对高温环境的耐受程度不同，学者们作如下的区分（表1）。
1.3 嗜热微生物的应用1.3.1 嗜热酶及超级嗜热酶嗜热酶（55～80 ℃）和超级嗜热酶（80～113 ℃）具有与普通化学催化剂不同的高催化效率、很强的底物专一性、在高温条件下稳定性良好等优点。
这些酶在食品工业、造纸工业、烟草业、石油开采、医药工业、环境保护、液体燃料的开采、能源利用等领域中具有广阔的应用前景。
1.3.2 抗生素嗜热微生物生活在高温环境中，能够产生多种特殊的代谢产物，其中有一部分是抗生素类，为目前抗生素的开发和生产提供了新的思路，有较大的应用前景。
1.3.3 嗜热微生物菌体及其它活性物质嗜热微生物菌体可直接用于工业生产，同时嗜热微生物在高温的条件下还会产生维生素等物质。
2 嗜冷微生物2.1 嗜冷微生物的定义嗜冷微生物是适应低温环境生活的一类极端微生物。
2.2 嗜冷微生物的分类嗜冷微生物分为专性嗜冷菌、兼性嗜冷菌、极端嗜冷菌、耐冷菌，根据嗜冷微生物对低温环境的耐受程度不同，学者们作如下的区分（表2）。
2.3 嗜冷微生物的应用2.3.1 环境保护方面通过嗜冷微生物产生的冷适应酶来实现低温下的污染物生物降解。
高温环境下极端嗜热微生物的生存机制研究
高温环境下极端嗜热微生物的生存机制研究极端嗜热微生物是一类能够在高温环境下生存和繁殖的微生物。
它们对于高温环境具有强大的适应能力，这种适应能力是由它们独特的生存机制所决定的。
本文将探讨极端嗜热微生物在高温环境下的生存机制，并剖析其适应能力的形成原因。
一、热稳定蛋白的合成与功能极端嗜热微生物为了在高温环境下生存，首先需要能够保护自身的蛋白质免受热变性的影响。
为了应对高温环境的挑战，这类微生物会合成一种称为热稳定蛋白的特殊蛋白质。
热稳定蛋白具有较高的热稳定性，能够在高温下保持其空间构象的稳定性，从而保护蛋白质的功能完整性。
二、细胞膜的适应性变化在高温环境下，细胞膜的稳定性是极端嗜热微生物生存的关键。
为了适应高温环境，这类微生物会改变细胞膜的成分和结构。
它们会合成更多的饱和脂肪酸，提高细胞膜的热稳定性。
此外，极端嗜热微生物的细胞膜中还存在一种称为双酰链醇鞘脂的特殊脂质，它能够增加细胞膜的流动性和稳定性，从而适应高温环境的要求。
三、热激酶的活性调节热激酶是一类能够被高温激活的酶。
在高温环境下，极端嗜热微生物会通过调节热激酶的活性来适应高温的压力。
热激酶可以参与多种信号传导途径，影响细胞的生理功能。
通过调节热激酶的活性，极端嗜热微生物能够改变细胞的代谢过程和生物合成路径，从而适应高温环境的要求。
四、DNA保护系统的运作在高温环境下，生物的DNA会面临变性和降解的风险。
为了保护DNA的完整性，极端嗜热微生物拥有一套完善的DNA保护系统。
这套系统包括特殊的DNA结合蛋白和DNA修复酶等组成，能够及时修复受损的DNA，保护基因组的稳定性和完整性。
五、热激休眠的应对策略在极端高温的环境下，极端嗜热微生物常常会进入一种称为热激休眠的状态。
热激休眠是一种细胞的自我保护机制，可以帮助微生物暂时抵御高温对生物体的伤害。
在休眠状态下，细胞的新陈代谢减缓，并且通过合成特定的保护蛋白来维持重要的细胞结构和功能。
综上所述，极端嗜热微生物在高温环境下能够存活和繁殖的生存机制是多方面的。
高温发酵嗜热微生物
高温发酵嗜热微生物
高温发酵嗜热微生物是一类在高温环境下能够进行发酵代谢的微生物。
它们生存在极端的条件下，像火山喷发口、深海热泉等地方，这些地方的温度往往超过了人体所能承受的极限。
然而，这些嗜热微生物却能够在这样的环境下存活和繁殖。
这些嗜热微生物在高温环境下发酵的能力令人惊叹。
它们能够利用高温下的特殊酶来进行代谢，产生能量和有用的化合物。
这些化合物对人类来说有着重要的意义，比如一些嗜热微生物能够产生抗生素，对人类的健康有着积极的影响。
嗜热微生物的生存环境对它们的生理特性也有很大的影响。
由于高温环境的存在，嗜热微生物的细胞壁和膜结构会有所改变，以适应高温下的生存条件。
此外，它们的细胞内还含有一些特殊的蛋白质，这些蛋白质可以帮助细胞维持正常的结构和功能。
嗜热微生物的发现对科学界来说是一大突破，它们的存在使我们对生命的适应能力有了更深入的了解。
从嗜热微生物身上，我们可以学到很多关于生命的奥秘，也可以为人类的健康和生活提供更多的可能性。
然而，由于嗜热微生物的生存环境极其恶劣，对它们的研究也面临很大的困难。
科学家们需要在实验室中模拟高温环境，以便进行深入的研究。
这对于科研人员来说是一项具有挑战性的工作，但也为
我们揭示了生命的无限可能性。
高温发酵嗜热微生物是一类在极端环境下生存的微生物，它们的存在对我们的生活和健康有着重要的意义。
通过对这些微生物的研究，我们可以更好地了解生命的适应能力，并为人类的生活带来更多的希望和可能性。
让我们一起探索这个神奇的世界，共同追求科学的进步和人类的福祉。
极端嗜热微生物及其高温适应机制的研究进展
极端嗜热微生物及其高温适应机制的研究进展曾静;郭建军;邱小忠;王贤卓;袁林【摘要】Hyperthermophiles are able to grow and reproduce at high temperatures, and inevitably they should have special cellular features, genome sequences and physiological properties to adapt to high temperatures. The researches on hyperthermophiles possess significances for exploring the origin of life on Earth, and the developments and applications of hyperthermophiles. The recent advances on the thermal adaptation of cellular components of hyperthermophiles(cell membranes, nucleic acids, proteins, metabolites and cofactors)are summarized, which may provide the theoretical basis for the developments and applications of hyperthermophiles and their cellular components.%极端嗜热微生物在高温条件下生长繁殖，其必然具有适应高温环境的特殊细胞结构、基因类型以及生理生化机制。
极端嗜热微生物的研究对探索生命的起源以及极端嗜热微生物的开发和应用具有重要意义。
对极端嗜热微生物中细胞膜、核酸分子、蛋白质分子、代谢产物和辅酶的高温适应机制的研究进展进行了概述，旨为极端嗜热微生物以及来源于极端嗜热微生物的各种生物分子的开发和应用提供理论依据。
极端嗜热细菌和古菌的生命活动与分子机理研究
极端嗜热细菌和古菌的生命活动与分子机理研究本文将介绍极端嗜热细菌和古菌这类生物的生命活动和分子机理研究。
这种生物是在极端环境下生活的，包括高温、高压、酸碱度极端等条件，它们的生命活动与普通生物有很大的不同。
本文主要分为三个部分：极端嗜热细菌和古菌的介绍、它们的生命活动和分子机理、以及研究的意义和前景。
一、极端嗜热细菌和古菌的介绍极端嗜热细菌和古菌是一类生活在极端环境下的生物，它们可以生活在高达80-100℃的温度下，甚至可以在热液喷口等极端环境中生存繁衍。
这些生物不仅可以承受高温的环境，还可以在强酸强碱性的环境中生存，或者承受高压等极端条件。
这些生物的发现，给我们对生命的理解带来了新的视角。
这些生物分为两类：嗜热细菌和古菌。
嗜热细菌是指可以在高温环境下繁殖的微生物，一个典型的例子是在烟囱温泉区域中发现的。
这些微生物是通过在极端环境下进行快速重构DNA的复制和修复，从而生存。
这种生物对人类的贡献很大，它们的生物酶已被广泛应用于各个领域，如食品、纺织、纸张、制药等产业。
而古菌则是一类生活在容易枯竭生命的环境下的微生物，例如沙漠、海水、泥炭等。
这类生物可以在这些特殊的环境中生存，这也是它们不受外部环境影响，敏感性极低的原因。
二、极端嗜热细菌和古菌的生命活动和分子机理这些生物的生命活动和分子机理其实与锁骨底囊菌（常温下生活的真菌）等生物有很大的不同。
在高温环境下，细胞质、膜和DNA构成都会受到破坏，正常的代谢也会受到影响。
但是这些生物学会通过改变它们细胞的组成和代谢方式来适应这种环境。
一种叫做高温DNA聚合酶的蛋白质，在高温环境下会更符合这类生物的需求，因为它可以有效地保持DNA链不断裂，同时也能够帮助细胞快速匹配和克服DNA碎片对其的伤害。
而这类生物的细胞膜也有很多不同之处。
细胞膜中的脂质趋向于笔直而相对堆积，而不是弯曲。
同时，这些生物会利用嗜热蛋白质结构更加稳定的特点，从而摆脱蛋白质在高温环境中失活的问题。
生活在极端环境中的微生物们!(一)2024
生活在极端环境中的微生物们!（一）引言概述在地球上，存在着各种各样的生物，在各种不同的环境中生存。
其中，生活在极端环境中的微生物们展现了令人惊叹的适应能力和生存机制。
本文将探讨生活在极端环境中的微生物们所面临的挑战以及它们采取的策略。
正文一、高温环境下的微生物1. 火山喷发中的微生物- 忍受高温的蓝细菌及其代谢途径- 硫化氢的作用及相关微生物2. 温泉中的微生物- 温泉中的热舒适度与微生物类型关系- 热泉中的酸固氨酸细菌及其特殊适应机制3. 深海热液喷口中的微生物- 特殊蓝细菌及其耐高温酶- 微生物的共生关系与环境条件的关联二、低温环境下的微生物1. 极地海洋中的微生物- 耐寒酶在生物适应寒冷环境中的作用- 寒冬微生物群落多样性的研究- 寒冷环境中的营养来源- 微生物的抗冻保护机制3. 冰川中的微生物- 冰川中微生物的遗传多样性- 冰川融化对微生物的影响三、极端酸碱环境中的微生物1. 酸泉中的微生物- 抗酸能力强的嗜极酸菌- 酸泉营养环境对微生物生态的影响2. 硷湖中的微生物- 硷湖中的极端内环境适应机制- 微生物的协同关系及其对环境的影响四、高压环境中的微生物1. 海洋深处的微生物- 深海压力对微生物生物化学过程的影响- 高压下微生物膜脂的适应机制2. 深海沉积物中的微生物- 深海沉积物微生物代谢途径研究- 高压环境中微生物的能量来源1. 霉菌根菌及其与高等植物的共生关系- 霉菌根菌对低氧环境的适应机制- 霉菌根菌在植物营养循环中的作用2. 淹水土壤中的微生物- 微生物对低氧环境的呼吸策略- 淹水土壤微生物群落结构的稳定性总结生活在极端环境中的微生物们展现了惊人的适应能力和生存机制。
无论是高温环境、低温环境、极端酸碱环境、高压环境还是低氧环境，微生物们通过各种策略来应对挑战。
对这些微生物的研究不仅有助于理解生命的多样性，还可以为工业应用和环境保护等领域提供新的启示。
极端环境下嗜热酸甲烷营养细菌研究进展
极端环境下嗜热酸甲烷营养细菌研究进展郑勇;郑袁明;张丽梅;贺纪正【摘要】Methane-oxidizing bacteria (methanotrophs) play an important role in the biogeochemical carbon cycle and in controlling global climate change, by converting methane to carbon dioxide or biomass. Although these bacteria have been isolated from a variety of environments, most of which grow best at neutral pH (5-8) and moderate temperature ranges (20-35℃). Based on the phylogenetic analysis, methanotrophs are classified into type I and type II, which belong to the gamma- and alpha-Proteobacteria, respectively. Very recently, three independent studies have isolated methane-oxidizing microorganisms from extreme thermoacidophilic environments with pH values of approximately 1 and temperatures higher than 50℃, these non proteobacterial strains were all identified as members of the phylum Verrucomicrobia. These new and unusual studies will undoubtedly expand the known phylogenetic and functional diversity of methanotrophs, also indicate that novel methane oxidizing pathways and mechanisms could exist in the methanotrophs. This review illustrates the latest advances in thermoacidophilic methanotrophs, based on the recent three reports on methane oxidation in the extreme environments.%甲烷营养细菌能够将温室气体甲烷(CH4)转化为CO2或生物质,在碳生物地球化学循环及缓解由温室气体导致的全球气候变化方面发挥着重要的作用.甲烷营养细菌生存的条件范围较为广泛,但在中性pH (5～8)和中温(20～35℃)范围内生长最佳.系统进化分析认为,它们均属于γ-或α-变形菌门(Proteobacteria).最近3项独立完成的研究从极端热酸(pH接近1,温度高于50℃)环境中分离获得了具有甲烷氧化(营养)功能的微生物,经鉴定均属于疣微菌门(Verrucomicrobia).这些全新的、不同于以往的研究结果不仅是对现有关于甲烷营养细菌生态学认知的进一步拓展,同时也暗示着可能存在着新型的、由微生物介导的CH4氧化途径与机制. 因此,特就极端环境中嗜热嗜酸甲烷营养细菌的最新研究进展作一概述.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2009(029)007【总页数】8页(P3864-3871)【关键词】甲烷营养细菌;极端环境;基因组分析;代谢途径;疣微菌门【作者】郑勇;郑袁明;张丽梅;贺纪正【作者单位】中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京,100085;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京,100085;中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京,100085;中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京,100085【正文语种】中文【中图分类】Q945.11作为仅次于CO2的全球第二大温室气体，CH4对致全球温室效应的贡献率为18%[1]，并且随着工业化程度的不断深入，其在全球大气中的浓度明显增加，至2005年已达1.774 μl L-1，远远超出工业化前的浓度值。
极端嗜热微生物的研究进展
极端嗜热微生物的研究进展随着科技的进步和科学技术的发展，我们对于生物多样性的认知也越来越深刻，尤其是在一些特殊的环境下生存的生物，比如极端嗜热微生物，越来越引起研究人员的关注。
这些微生物是指那些能够在极端高温环境下生存和繁殖的生物，在这一类生物中，有一些化学特性和生理特点非常独特，这让人们对它们的研究始终有着浓厚的兴趣。
极端嗜热微生物是一种生长在高温环境下的微生物，通常生存于热水泉、深海热液口、火山温泉等极端环境下。
这些生物能够在水温达到80℃以上的环境中生活，而且它们具有独特的代谢特性。
热粘空气细菌是一种典型的极端嗜热微生物，它们分布于地球上的许多热泉中，能够生存于100℃的环境中。
此外，热压球菌和红霉菌也是常见的极端嗜热微生物之一。
近年来，人们对极端嗜热微生物在太空生命搜索、产能工业、治理环境污染等方面发挥的巨大作用越来越关注。
由于其独特的特性和适应力，这些生物在一些应用领域中展现出了巨大的潜力。
极端嗜热微生物的代谢特性非常独特，它们能够在高温环境下生存和繁殖的原因在于其代谢能力非常强大。
研究人员尤其感兴趣的是这些微生物在生存和繁殖过程中所表现出来的生物化学反应特点。
比如说，一些极端嗜热微生物只能在缺乏氧气的环境中生存，并且往往会利用化学能量进行代谢反应。
这些代谢反应有可能对未来的能源开采具有非常重要的意义。
此外，极端嗜热微生物还有一种独特的酶类系统，这些酶在高温条件下仍然能够正常发挥作用。
这些酶类可以被应用于一些产业，如食品、医药、环境治理等领域，因为它们能够在高温条件下进行反应，更适合一些高温下的化学反应。
除了这些代谢特性，极端嗜热微生物还有着四肢萎缩的独特的生物学特性。
这些特性使得其对于未来的太空探索非常有用。
由于太空环境中温度极其低下，人们可以通过研究这些嗜热微生物来探索适应极端环境的新策略。
预计在不久的将来我们或许能够观测到极端嗜热微生物在外星世界的生境中生存繁殖的奇妙景象。
总之，极端嗜热微生物是一种极具研究价值的生物，在未来太空探索、产业发展、环境治理等领域都有着巨大的应用前景。
极端温度微生物生存机理及应用研究进展
极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展李淼(中⼭⼤学⽣命科学学院⼴东)摘要：极端温度微⽣物是⽣物对极冷与极热环境适应的特殊种类，研究微⽣物对于极端温度环境的⽣存机理对探索⽣命的起源、微⽣物的育种及开发利⽤等具有重要意义。
本⽂⼤致介绍了嗜热微⽣物、嗜冷菌和耐冷菌的⽣物类群，阐述了微⽣物在⾯临极端环境温度的适应机理多样性，总结其在环境应⽤的研究进展。
最后旨在综合对⽐这两类极端微⽣物的⽣存机理和实际⽣产⽣活应⽤。
关键词：微⽣物；极端环境；⽣存机理；环境应⽤极端微⽣物(extreme microorganism)是指⼀般⽣物⽆法⽣存的极端环境中（⾼温、寒冷、⾼盐、⾼压、⾼辐射等）能够正常⽣存的微⽣物群体的统称。
⼀般把在⾼温环境中⽣长的微⽣物叫嗜热菌（thermophiles），包括⼀些细菌及古细菌。
他们⼴泛分布在草堆、厩肥、温泉、⽕⼭地及海底⽕⼭附近等处。
普通耐热菌的最⾼⽣长温度在45℃-55℃之间，低于30℃也能⽣长，⽽超嗜热菌最⾼⽣长温度可达80℃-110℃，最低⽣长温度也在55℃左右。
同时，在地球这个⼤⽣态系统中也存在着⼴泛的低温环境。
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[1]，在这些特殊环境中⽣活着⼀类微⽣物即低温微⽣物（halophilic microorganism）。
极端⾼温与极端低温环境都会对⽣物膜结构以及蛋⽩质结构造成巨⼤的影响。
了解⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理，有助于⼈们开展深⼀层次的蛋⽩与膜分⼦结构研究。
本⽂在⽬前已有的研究基础上，就⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理以及在环境应⽤的最新进展做⼀简要对⽐综述，为进⼀步研究提供参考。
1 ⾼温微⽣物概述通常把最适⽣长温度⾼于45℃的微⽣物称为嗜热菌。
嗜热菌并⾮单⼀的菌属或菌群，其中有些嗜热细菌，其同届菌中皆为嗜热菌，如红⾊嗜热杆菌（Rhodothermus）、嗜热好氧杆菌（Thermoaerobium）、嗜热厌氧杆菌（Thermoanaerobaeterium）、球杆菌（Sphaembaeter）等，也有⾼温菌及中温菌并存的菌属，如芽孢杆菌、奇异球菌（Deincooccus）、假黄⾊单胞菌（Pseudoxanthomonas）等。
极端微生物多样性研究进展
极端微生物的种类 、 分布特点 、 适应机制 、 等方面综述了极端微生物 的研究进展。 应用
［ 关键词】 极端微 生物 ； 多样性 ； 生理机制 ； 应用
【 中图分类号】Ｑ ３ ９ 【 文献标识码】Ａ ｄ ｉ Ｏ３ ６ ４ ｉ ｎ １ ７ － ３ ０ ２ １ ．５０ ６ ｏ： ．９ ９ ． ｓ ． ６ ４ ９ ４ ．０ ００ ．０ ｌ ｓ
环境 ， 这样 的环 境通 常 指 ｐ Ｈ在 ４以下 或 ９以 上 ，温度 在 ４ ℃以上或 ２ ％ 以下 ，盐 浓度 在 ５ ０
栖 热 菌 （ｈｒ ｓｑ ａｃｓ，它们 可 以在 高 于 Ｔ ｅｍｕａｕｔｕ） ｉ
８ ％的热泉水 中生 长 。我 国 的温泉热 泉众 多 ， ０
１ ％以上 ， ０ 如高温 、 低温 、 高酸 、 高碱 、 高盐 、 高
根 据其 生长 温度 不 同， 冷微 生物 可分 为 嗜 ２类 ： 必须 在 低 温下 生 活 ， 高 生 长温 度 最
为 ２ ％， 宜 温 度 为 １ ℃， ０ ０ 适 ５ 在 ℃可 生 长 的微
１ ．极 端 微 生 物 的 种 类及 生 态 环 境
１１ 嗜 热 微 生 物 ．
生 物 称 嗜 冷 菌 ； 温 度 高 于 ２ ％ ， 宜 温 度 生长 ０ 适 高于 １℃，在 ０ ５ ５ ℃可生 长繁 殖 的微 生物 称
极 端微 生物 多样 性研 究进 展
晏爱 芬 刘 莉
（ 山学院 生 物与化 学 系 ， 保 云南 保 山 ６８０ ） ７００
【 要】极端微生物（ ｔ ｍ ｐ ｉ ｉ ｏｅ） 摘 ｅ ｒ ｏｈｌ ｍｃ ｂｓ ｘｅ ｉ ｅ ｒ 是在极端 自然环境 中能生长繁殖 的微 生物的总称 ， 简要从
【 文章编号】１ ７ － ３ ０（０ ０ ０ － ２ － ５ ６ ４ ９ ４ ２ １ ）５ ０ ６ ０
嗜热微生物与极端环境微生物
嗜热微生物与极端环境微生物在广袤的地球上，存在着各种各样的微生物，它们对不同的环境有着不同的适应能力。
其中，嗜热微生物和极端环境微生物是两类特殊的微生物，在特殊条件下展现出了令人惊叹的生存能力和适应性。
本文将就嗜热微生物和极端环境微生物的特征、适应性以及在科学研究和工业应用中的意义进行论述。
一、嗜热微生物嗜热微生物，顾名思义，是指能够在高温环境下生存和繁殖的微生物。
这样的微生物存在于各个领域，包括深海热泉、地下热水、火山口以及地下岩石等地。
它们的生存温度范围通常在50摄氏度以上，甚至能够达到100摄氏度以上。
嗜热微生物包括细菌、古细菌和真菌等。
嗜热微生物能够在高温环境下存活的原因主要有两个方面。
首先，它们具有耐高温的酶系统，如热稳定的DNA聚合酶和热稳定的蛋白酶等，这些酶对于在高温环境下维持生物体的正常代谢活动非常重要。
其次，嗜热微生物的细胞膜结构也具有一定的稳定性，能够抵抗高温的破坏。
此外，嗜热微生物还能够利用周围环境中的有机物质或无机物质进行能量代谢，这使它们能够在极端条件下生存。
嗜热微生物对科学研究和工业应用有着重要的意义。
科学家们利用嗜热微生物的特殊性质，进行高温生物学的研究。
同时，嗜热微生物还具有一定的工业应用价值。
例如，一些嗜热微生物产生的酶，如热稳定的DNA聚合酶和热稳定的蛋白酶，在基因工程和生物技术领域有着广泛的应用。
此外，嗜热微生物的产物还可以应用于制药、食品加工以及环境修复等领域。
二、极端环境微生物极端环境微生物是指能够在极端条件下存活和繁殖的微生物。
这些环境条件包括极高温、极低温、极酸、极碱、高盐和高压等。
极端环境中的微生物多样性丰富，包括细菌、古细菌、真菌、原生动物等。
它们在地球各个角落都能找到，如极地、沸腾的硫磺泉和高压深海等。
极端环境微生物能够在这些恶劣的环境下生存的原因是多方面的。
首先，它们具有特殊的细胞膜结构，能够抵御极端的温度、酸碱度和压力等环境因素的破坏。
其次，极端环境微生物还具有特殊的代谢途径，能够利用周围环境中的有机物质或无机物质进行能量代谢。
深海热液系统中的生命起源：探索深海热液系统中的极端微生物与生命起源的可能联系
深海热液系统中的生命起源：探索深海热液系统中的极端微生物与生命起源的可能联系摘要深海热液系统是地球上最极端的环境之一，然而，这些看似不宜居的区域却孕育着丰富的生命形式。
本文将深入探讨深海热液系统中极端微生物的独特适应机制，并探讨这些微生物与地球生命起源的潜在联系。
通过对深海热液系统独特环境、极端微生物的代谢特征以及生命起源假说的分析，本文旨在揭示深海热液系统在生命起源研究中的重要地位。
关键词：深海热液系统，极端微生物，生命起源，化学合成，进化1. 引言深海热液系统位于海底板块边界，由海底火山活动形成。
这些系统喷发出富含矿物质的热液，创造出高温、高压、无光的极端环境。
然而，令人惊讶的是，这些看似荒芜的区域却充满了生命。
极端微生物在深海热液系统中茁壮成长，它们独特的生存策略和代谢方式为我们理解生命起源提供了新的视角。
2. 深海热液系统的独特环境深海热液系统具有以下几个显著特征：•高温高压：热液喷口的温度可达数百摄氏度，压力远高于海平面。
•化学能丰富：热液中富含硫化氢、甲烷等化学物质，为微生物提供能量来源。
•无光环境：由于阳光无法穿透深海，热液系统中的生命无法进行光合作用。
这些极端条件对生命构成了巨大挑战，但也为极端微生物的进化提供了独特的机遇。
3. 深海热液系统中的极端微生物深海热液系统中的微生物被称为极端微生物，它们具有以下适应机制：•嗜热性：能够在高温环境下生存和繁殖。
•嗜压性：能够承受高压环境。
•化学合成：利用热液中的化学物质进行能量转化，无需阳光。
这些微生物主要分为两类：古菌和细菌。
古菌是最早的生命形式之一，它们在深海热液系统中的存在暗示着生命可能起源于类似的环境。
细菌则在热液系统中形成了复杂的生态系统，它们与其他生物相互作用，共同维持着这个独特的生态网络。
4. 深海热液系统与生命起源的可能联系深海热液系统被认为是地球生命起源的可能场所之一。
以下几个方面支持这一假说：•化学进化：热液系统中的化学反应可能促进了有机分子的合成，为生命的出现奠定了基础。
生物博士论文云南腾冲热泉嗜热原核微生物资源挖掘和高温木聚糖酶筛选
生物博士论文云南腾冲热泉嗜热原核微生物资源挖掘和高温木聚糖酶筛选云南腾冲热泉是一个独特的自然环境，以其高温和丰富的矿物质含量而闻名。
这个地区的热泉吸引了许多科学家的关注，他们希望能够发现一些特殊的生物资源，并研究它们在生物技术领域的应用潜力。
在这个研究中，我们专注于嗜热原核微生物的资源挖掘和高温木聚糖酶的筛选。
嗜热原核微生物是一类能够在极端高温环境中生存和繁殖的微生物。
它们对于生物技术的研究具有重要意义，因为它们产生的酶在高温条件下仍然能够保持活性，这对于一些工业过程来说非常有价值。
首先，我们进行了样品采集和分离工作。
我们从腾冲热泉中采集了一系列水样和沉积物样品。
然后，我们使用不同的培养基和培养条件来分离出嗜热原核微生物。
这个过程需要耐心和技巧，因为这些微生物在一般的实验室条件下很难生长。
接下来，我们对分离出的嗜热原核微生物进行了鉴定和分类。
通过使用16S rRNA序列分析技术，我们能够确定这些微生物的亲缘关系和系统发育位置。
这个步骤对于后续的研究非常重要，因为不同的微生物可能具有不同的代谢特性和酶活性。
然后，我们进行了嗜热原核微生物的基因组测序和分析。
通过测序微生物的基因组，我们能够获得它们的完整遗传信息，并进一步研究其代谢途径和功能基因。
这项工作需要大量的计算和生物信息学分析，但它为我们深入了解这些微生物的生物学特性提供了重要的线索。
在分析基因组的过程中，我们特别关注高温木聚糖酶这个酶类。
高温木聚糖酶是一种能够在高温条件下降解木质纤维素的酶，对于生物质能源转化和纤维素乙醇生产具有重要意义。
通过筛选嗜热原核微生物的基因组，我们发现了一些潜在的高温木聚糖酶基因，并进行了进一步的实验验证。
在实验室中，我们对这些高温木聚糖酶进行了表达和纯化。
然后，我们测试了它们的酶活性和稳定性。
结果显示，这些酶在高温条件下仍然具有较高的活性，并且能够在酸碱和高盐环境中保持稳定。
这些特性使得这些酶在工业上的应用具有巨大的潜力。
嗜热菌的研究进展_欧平
[收稿日期]2009-10-29 [作者简介]欧平(1970-),男,汉族,广西昭平人,贺州学院讲师。
主要研究方向:微生物学。
嗜热菌的研究进展欧 平(贺州学院,广西 贺州 542800)[摘 要]文章从嗜热菌的分类、耐热机理及其在工业方面的应用前景等方面予以综述,介绍国内外近年来的研究进展。
[关键词]嗜热菌;分类;耐热;机理;意义[中图分类号]Q939 [文献标识码]A [文章编号]1673-8861(2009)04-0136-05 生物的一个基本特征是对环境的适应性,而微生物对高温的适应能力尤为惊人,一般把在高温环境中生长的微生物叫嗜热菌(thermophiles ),包括一些细菌及古细菌。
它们广泛分布在草堆、厩肥、温泉、煤堆、火山地、地热区土壤及海底火山附近等处。
普通耐热菌的最高生长温度在45℃～55℃之间,低于30℃也能生长,而超嗜热菌最高生长温度可达80℃～110℃,最低生长温度也在55℃左右。
自从1879年米奎尔从法国塞纳河中分离到能在70℃环境下生长的杆菌以来,嗜热菌的研究热潮始于上世纪的六七十年代,但是自Brock T.D (1969)从美国黄石国家公园的温泉中分离到最适生长温度高达70℃的水生栖热菌(Thermus aquaticus )以后[1],在近30年里,世界各国科学家不断从陆地温泉和深海海底温泉等高温生态环境分离到许多新的、生长温度更高的高温菌、超高温菌(hyper -thermophiles ),大约70个属140种。
并采用最先进的研究手段对这些高温菌的分类、生理、生化、生态、遗传、生物工程等进行了广泛深入的研究。
对这种“嗜极生物”(extremophiles )有了一连串惊人的发现,对它的生存环境有了较多的了解。
1998年初,我国科研人员在云南腾冲地区考察时在沸泉中发现了一种泉生热孢菌,最适75度左右生长,这是第一个被发现的这种极端嗜热菌,是国际上从未报道过的新菌种[2]。
生活在极端环境中的微生物研究
生活在极端环境中的微生物研究生活在地球上的微生物种类繁多，其中一些被发现能够生活在极端环境下，比如高山、大海和极地等地方。
他们的生存之道和适应策略与生活在温和环境下的微生物截然不同，因此很受科学家的关注。
下面，我们将了解一些生活在极端环境中的微生物及其研究成果。
一、热泉微生物热泉是一种地热活动的结果，也是研究微生物适应极端环境的重要场所之一。
在热泉中生活的微生物可以承受高温、高压、强酸、高盐等恶劣条件，这种生命形式创造了许多科学上的奇迹。
有研究表明，热泉微生物在生长迅速的同时，具备快速适应环境变化的能力。
例如，它们能够在最初的条件下生长，也能够在排放废水中生存。
此外，在高温和高盐的环境中，热泉微生物确实能够优胜略汰，不断地进化适应。
由于寻找适应极端环境的微生物在药物、食品和能源生产等领域具有应用背景，因此热泉微生物引起了人们的广泛关注。
二、深海微生物深海环境是也一种极端环境，其中一些微生物种类适应了这种环境，生长在海底的热液喷口和黑色烟囱中。
深海微生物可能对人类带来很多好处。
一些已知的深海微生物能够生成一些有益化学物质如维生素和抗生素等。
此外，深海微生物对污染的物质也具有吸附和生物降解的作用。
虽然深海环境与人类的生活似乎没有任何联系，但它确实能够为人类的发展做出贡献。
三、极地微生物极地环境也是一种极端环境，孕育了一系列适应极地环境的微生物，其中一些微生物已经被广泛研究。
由于极地环境温度极低，因此这些微生物需要在极低温下生存和繁殖。
为了适应这种环境，它们生成了一些独特的酶和蛋白质，能够帮助它们适应低温。
此外，极地微生物还能够分解冰盖上的氨基酸，这对维持北极生态平衡至关重要。
总之，生活在极端环境中的微生物为科学家提供了丰富的研究素材。
人们研究它们，不仅可以探索生命在极端环境中的生存策略和适应规律，还可以挖掘出一些对人类有益的物质，如抗生素、酶、生物能源等。
我们期待未来的研究成果，以期为人类生活和发展做出更大的贡献。
微生物学中的嗜热菌研究
微生物学中的嗜热菌研究微生物学作为生命科学的一个重要分支，研究的是微生物的结构、生理、生化和分子生物学特性。
其中，嗜热菌是一类在高温环境中生长繁殖的微生物，生产了许多与我们生活息息相关的物质，如食品添加剂、酶、疫苗等。
嗜热菌的研究对于生命科学的发展具有重要意义。
一、嗜热菌的概述嗜热菌是一类具有极限耐热能力的微生物，可以在50℃以上的高温环境中生存。
它们是一种具有丰富多样的生物种群，包括细菌、真菌和古菌等。
这些菌可以生长在泉水、喷泉、温泉、海洋热液和火山喷发口等地方，它们利用了地球内部的热量并生长繁殖。
嗜热菌的生存环境被认为是极端的，因为它们的生存和繁殖需要特殊的温度、PH 值、盐度和氧气浓度等要素。
其典型的生存温度范围为50至80℃。
在这个温度范围内，嗜热菌能够利用生物体内的大分子蛋白质、碳水化合物和脂质等物质进行代谢和繁殖，并且其代谢产物有丰富的应用前景。
二、嗜热菌的研究进展随着科技的发展，人们对嗜热菌的解析能力和研究深度不断提升。
通过对嗜热菌的基因组、代谢及分子生物学等方面的研究，我们可以了解到嗜热菌在耐受、负载、转移和适应高温等方面的特有功能和机制。
1、嗜热菌的基因组研究嗜热菌的基因组研究是了解其特有功能和机制的重要手段。
人们借助现代分子生物学技术，对嗜热菌的基因组进行了大量研究，这不仅有助于了解其耐受性、代谢途径，还能发掘嗜热菌的潜在药物候选物，促进生物技术的发展。
例如，近年来研究人员从嗜热菌中分离出了具有特殊多糖活性的蛋白酶，其用途广泛，可应用于生产医药、食品等领域。
2、嗜热菌的代谢途径研究嗜热菌的代谢途径研究对于发掘其潜在的应用价值具有重要意义。
嗜热菌在其耐受高温的过程中可以产生多种有用的代谢产物，如聚糖、多酚和生物酶等。
研究嗜热菌的代谢途径不仅可以开发高温环境下的生物资源，还可以挖掘嗜热菌对环境污染物的降解作用，实现生态环保。
3、嗜热菌生物酶的研究嗜热菌的生物酶具有极端的热稳定性和催化活性，这些特点使得它们被广泛用于生物工程和医药学等领域。
极端环境热泉水中嗜热微生物研究进展
极端环境热泉水中嗜热微生物研究进展摘要极端微生物是地球生物圈的重要组成部分，其中的嗜热微生物（thermophilic microorganism）是一类最适生长温度高于45 C的微生物，嗜热酶是从嗜热微生物中分离得到的一类热稳定性酶，由于嗜热酶分子内部有很多氢键、二硫键及紧密而有韧性的空间结构的存在，所以嗜热酶在高温条件下具有很强的稳定性，高温反应活性，以及对有机溶剂、去污剂和变性剂的较强抗性，嗜热酶在许多方面都有广泛的应用。
论述了嗜热微生物适应环境的机制,探讨了嗜热微生物的生物地球化学意义。
关键词嗜热微生物、热泉、嗜热酶、应用前言极端环境是指环境中存在的某些特有的物理和化学条件,,适合在极端环境中生活的微生物,称之为极端微生物(extremophiles),包括嗜热菌、嗜盐菌、嗜碱菌、嗜酸菌、嗜压菌、嗜冷菌以及抗辐射、耐干燥、抗高浓度金属离子和极端厌氧的微生物【1】。
嗜热微生物（thermophilic microorganism）它们有其自己的适应机制和特定的新陈代谢能力，具有独特的基因类型、特殊的生理机制及代谢产物，是地球上的边缘生命形式【2】。
嗜热酶是从嗜热微生物中分离得到的一类热稳定性酶，具有化学催化剂无法比拟的优点，尤其是在高温条件下保持极好的稳定性，使很多高温化学反应得以实现从而将极大的促进生物技术产业的发展。
近年来，人们已从嗜热微生物中分离得到多种嗜热酶。
【3】今后，还应继续在嗜热酶的结构与功能、应用等方面作深入而全面的研究。
本文主要对嗜热酶的研究进展及应用作一综述。
1极端环境地质1.1 热泉，沸泉地质沸泉、热泉大多数成群地出露在一系列的南北向断陷盆地或地堑中，在这种应力环境中大气降水下渗的浅成循环水热流体较发育,其特点是:①热泉热液的矿化度低,M≤3.5 g/L;②泉水区地热增温率高,热海热田35℃/100 m,羊八井热田北区ZK4002孔深1 850 m处已达229.8℃,显示浅部已接近水汽化点温度【4】;③热泉热液升流带普遍出现井温倒置现象,显示侧向热流和冷流体的强烈混合。
我区热泉微生物的资源优势和研究现状
生对客观事物认识的深化， 巩固已掌握的知 与原来思想有差别；“早期”点出了发展程度依
识。归纳一般控制在 １ ０ 分钟左右， 教师以启 然较低等等。这样分析既能准确把握本概念
１ 加强教师导读
发、点拨、释疑、小结的形式和学生一起整理 的内含，也能明了与其它概念的区别与联系。
首先，教师材知识结构和思想
苏霍姆林斯基说：“学生的智能发展， 则 可以采用表解的方法，把某一阶段的历史知识 性。”通过提示词我们不仅可以知道蒋介石抗
取决于良好的阅读能力。”他着重强调了阅 及其联系展现出来， 这种方法具有要点突出、 战态度的变化——动摇， 更应注意蒋仍“坚
读对智能发展的决定性作用，指明了培养阅读 脉络清晰、层次分明等优点。既能从宏观上 持”抗战而没有放弃抗战。
４ 保护与开发 由于很多极端环境以其独特的魅力具有
极高的旅游价值而被开发， 大规模的建设、 开挖以及人类的活动和生活垃圾必将对原有 的环境造成毁灭性的破坏，在保护中对微生物 资源进行开发是当务之急。
虽然我区蕴藏着丰富的热泉生物资源，然 而目前的研究也仅局限在腾冲热泉微生物，对 龙陵邦腊掌氡氟泉，施甸石瓢碳酸泉中是否存 在生命形式或微生物还未见研究报到。由于 条件限制， 我校的研究只能做到培养、分离 和纯化，而分类鉴定还需加强与国内技术力量 雄厚的科研院所和大专院校的合作。
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极端环境热泉水中嗜热微生物研究进展摘要极端微生物是地球生物圈的重要组成部分，其中的嗜热微生物（thermophilic microorganism）是一类最适生长温度高于45 C的微生物，嗜热酶是从嗜热微生物中分离得到的一类热稳定性酶，由于嗜热酶分子内部有很多氢键、二硫键及紧密而有韧性的空间结构的存在，所以嗜热酶在高温条件下具有很强的稳定性，高温反应活性，以及对有机溶剂、去污剂和变性剂的较强抗性，嗜热酶在许多方面都有广泛的应用。
论述了嗜热微生物适应环境的机制,探讨了嗜热微生物的生物地球化学意义。
关键词嗜热微生物、热泉、嗜热酶、应用前言极端环境是指环境中存在的某些特有的物理和化学条件,,适合在极端环境中生活的微生物,称之为极端微生物(extremophiles),包括嗜热菌、嗜盐菌、嗜碱菌、嗜酸菌、嗜压菌、嗜冷菌以及抗辐射、耐干燥、抗高浓度金属离子和极端厌氧的微生物【1】。
嗜热微生物（thermophilic microorganism）它们有其自己的适应机制和特定的新陈代谢能力，具有独特的基因类型、特殊的生理机制及代谢产物，是地球上的边缘生命形式【2】。
嗜热酶是从嗜热微生物中分离得到的一类热稳定性酶，具有化学催化剂无法比拟的优点，尤其是在高温条件下保持极好的稳定性，使很多高温化学反应得以实现从而将极大的促进生物技术产业的发展。
近年来，人们已从嗜热微生物中分离得到多种嗜热酶。
【3】今后，还应继续在嗜热酶的结构与功能、应用等方面作深入而全面的研究。
本文主要对嗜热酶的研究进展及应用作一综述。
1极端环境地质1.1 热泉，沸泉地质沸泉、热泉大多数成群地出露在一系列的南北向断陷盆地或地堑中，在这种应力环境中大气降水下渗的浅成循环水热流体较发育,其特点是:①热泉热液的矿化度低,M≤3.5 g/L;②泉水区地热增温率高,热海热田35℃/100 m,羊八井热田北区ZK4002孔深1 850 m处已达229.8℃,显示浅部已接近水汽化点温度【4】;③热泉热液升流带普遍出现井温倒置现象,显示侧向热流和冷流体的强烈混合。
【5】热泉水氢氧同位素也表明大气降水是热泉的主要来源,并证明了热泉热液是同远山区降水在地下经长时间迁移补给而非当地雨水补给的循环热液。
壳幔热结构和深部热异常也是浅成高温热液循环系统形成发育的必要条件【6】。
1.2热泉水化学类型和成因以阳离子和络阴离子团的毫摩尔分数xB>25%参与命名,则表1热泉为Cl--HCO-3型(热海大滚锅、蛤蟆咀)、HCO-3-Cl--Na+型(孔雀泉)、HCO-3-Na+型(瑞滇、硝塘、热水塘、瑞孔Ⅰ和羊应Ⅱ)、CO2-3-HCO-3-Na+型(邦那掌)、HCO-3-Cl--SO2-4-Na+型(羊应Ⅴ泉)、SO2-4-Al-(硫磺塘汽泉)热泉、沸泉水的化学成因演化是据水化学三个主要阴离子组分相对含量来判断的【7】。
2嗜热菌在高温水中概况2.1 概述嗜热菌是一类生活在热环境中的微生物。
如火山口及周围区域、温泉、工厂高温废水排放区、堆肥等。
根据对温度的不同要求,嗜热微生物可划分为三类:(1)极端嗜热菌,最适生长温度在65℃以上,而最高生长温度和最低生长温度分别超过75℃和40℃以上【8】。
已发现的极端嗜热菌有20多个属,大多是古细菌,生活在火山喷口附近或其周围区域，(2)专性嗜热菌,最高生长温度超过55℃,最适生长温度在40℃以上,而在40℃以下生长很差,甚至不能生长;(3)兼嗜热菌,既能在高于55℃下生长,又可在中温范围内生长【9】。
2.2耐热机制现有资料表明,绝大多数革兰氏阳性嗜热细菌的细胞壁是由N-乙酰葡萄胺和N-乙酰胞壁酸通过β-1,4糖苷键连接起来的聚糖链,以及由L型与D型交替排列的氨基酸组成的短肽“尾”和肽“桥”构成的三维网状结构;典型的革兰氏阴性嗜热细菌的细胞外膜是由质膜-肽聚糖层-细胞外膜(蛋白、脂蛋白、脂多糖)构成的【10】。
嗜热菌细胞膜的脂质双分子层中有很多特殊的类脂,主要是甘油脂肪酰二酯。
通过调节磷脂的组分可维持细胞膜在高温下的液晶态【11】。
此外,增加磷脂酰烷基链的长度、异构化支链的比率及脂肪酸饱和度都可使嗜热菌的细胞膜耐受高温【12】。
3嗜热酶3.1嗜热酶的种类嗜热酶有许多种，各种酶的作用各不相同，目前已开发的嗜热酶有：1）降解淀粉类的嗜热酶：极端耐热淀粉酶、热稳定的葡萄糖糖化酶(1,4-glucanohydrolase)、热稳定的支链淀粉酶、热稳定的环糊精糖基2）降解纤维素类物质的嗜热酶：热稳定性纤维素酶【13】；3）热稳定的木聚糖酶；4）降解几丁质的热稳定性酶：热稳定的几丁质酶；5）降解蛋白质的热稳定性酶：热稳定的蛋白酶；6）葡萄糖异构酶和木糖异构酶；7）DNA聚合酶等。
3.2 嗜热酶的特点嗜热酶是一类主要来源于嗜热微生物的热稳定酶,能够在高温下长时间保持活性而不变性,其特点可概括为三点：1）作用的最佳温度高嗜热酶作用最佳温度大多数在60～80 ℃之间【14】,但也有少数例外。
2）具有良好的耐热性【15】3）具有良好的PH和热稳定性例如,由Thermoactinomyces sp. E79产生的嗜热蛋白酶,在pH5.0～12.0范围内,酶活相当稳定；由Bacillus sp. B18产生的嗜热蛋白酶在pH5.0～12.0范围内,酶活也相当稳定；Bacillus stearothermophilus HY269产生的嗜热蛋白酶在70℃、80℃时,pH 稳定范围分别为pH6. 0～10.0、pH6.0～8.0【16】。
3.3嗜热酶的热稳定机制嗜热酶的耐热性主要是由其分子内部结构决定的。
维持嗜热酶内部立体结构的化学键，主要是氢键、二硫键的存在及数量与其热稳定性有关。
一般认为，当这些键存在及数量增加时，酶的热稳定性增强；这些键断开，则酶的热稳定性降低或丧失。
嗜热酶分子的许多微妙构造很可能与其稳定性有关【17】。
这些包括：稍长的螺旋结构，三股链组成的β-折叠结构，C和N端氨基酸残基间的离子作用以及较小的表面环等。
这些构造形成了嗜热酶紧密而有韧性的空间结构，从而提高其稳定性。
酶蛋白为适应热环境会发生结构改变，但每一种酶的热适应机制不尽相同。
一些酶在高温条件下结构发生了重排，使一些空间短距离基团相互作用，堆积的结构更优化，内部空洞的数量和体积减少，在分子内部形成了一个疏水作用很强的疏水核，同时分子外部的极性表面积增加，所有这些都有利于增强嗜热酶的稳定性【18】。
4嗜热菌的地球生态应用4.1 生物地质化学反应由于嗜热菌具有特殊的代谢机制,因此它参与了许多生物地质化学反应。
在微生物成矿、生物冶金、有机物的分解及元素的地球化学循环中起重要作用。
在热环境中,嗜热菌不论是直接吸附矿物颗粒沉积到细胞表面,还是通过它们的代谢产物,都可以引起周围pH值和氧化还原条件的改变从而影响元素的地球化学循环【19】。
一方面嗜热菌通过吸附(收)作用聚集成矿元素,为矿床提供部分矿源;另一方面嗜热菌还可通过新陈代谢作用,产生特殊的氧化还原条件,导致矿物的溶解、迁移和沉淀,如黄铁矿、白铁等,都由嗜酸嗜热性的还原硫细菌还原硫酸盐产生H2S,再与金属离子反应而生成;嗜热菌与热液频繁接触捕获的铁离子,当细胞死亡后,与细胞残骸结合形成铁硫化物【20】,在特殊的还原微环境中,沉淀形成四方硫铁矿、白铁矿和黄铁矿,这样就形成铁硫化物矿化的生物模板。
4.2食品酿造工业食品加工过程中,通常要经过脂肪水解,蛋白质消化、纤维素水解等处理过程。
嗜热蛋白酶、淀粉酶及糖化酶已经在食品加工过程中发挥了重要作用。
一些具有耐热活性的α-淀粉酶已用于淀粉加工、酒精、啤酒及其他发酵工业生产【21】。
嗜高温水解酶给食品工业带来生机,消化蛋白酶加工纤维使食品更具风味和有益健康。
在啤酒中应用β-葡聚糖酶可以提高麦汁分离速度,降低啤酒浑浊度,减少胶状沉淀【22】。
嗜热链球菌是TTC 法检测牛乳中抗生素的指示菌,又是酸奶生产特定菌,它与保加利亚杆菌混合培养能产生出芳香适口的酸奶。
β-半乳糖苷酶可用于生产低乳糖食品,改善乳制品的风味和营养,在水解过程中还会发生转糖苷反应, 生成具有多种功能的低聚乳糖(GOS)【23】。
4.3代谢工程方面嗜热菌在糖代谢、三羧酸循环、氨基酸代谢中除了催化每一步酶的热稳定性较高以外,还有一些区别性的特点。
如高温菌的烯醇化酶为10或8聚体,而常温菌为2聚体,高温菌中的乙酰辅酶A和天门冬氨酸对丙酮酸羧化酶有双重作用,缬氨酸对乙酰乳酸合成酶的反馈抑制,高温菌中有2种类型的天门冬氨酸激酶存在等,为发现新的代谢途径提供了依据【24】。
5 总结展望极端地质环境下的微生物群落相对简单,因而比较容易研究微生物和生物地球化学之间的特殊关系。
当前，嗜热微生物及其嗜热酶越来越受到人们的重视。
但因嗜热酶的稳定性机理仍不太清楚、培养条件苛刻、虽然利用基因工程技术已在中温宿主中得到表达，但酶的表达量低等原因，其广泛应用受到限制。
嗜热酶的研究还处于起步阶段,有许多问题有待解决。
但我们相信对极端微生物及其地球化学作用的认识、保护、开发和持续利用,将会为解释许多地质和生物现象,开发极端微生物资源、造福人类提供更为广阔的空间。
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