资源描述：
《极端微生物的特性及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、极端微生物的特性及应用摘要：依赖极端环境才能正常生长的繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物，极端微生物的类型有嗜热微生物、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。其细胞中的DNA、RNA、蛋白质、脂类和多糖成分，以及其代谢途径、基因表达、抗逆性机制等都与一般生物不同，近年来倍受各国学者们的重视。关键词：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1.引言嗜极菌是指生活在各种极端恶劣环境下的微生物。极端环境的如高温、低温、高压、高酸、高碱、高盐、高渗、干旱以及含高浓度的有机溶剂、重金属
2、或其他有毒物质的环境或高辐射环境等。凡依赖这些环境才能正常生长的繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物，极端微生物的类型有嗜热微生物、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。其细胞中的DNA、RNA、蛋白质、脂类和多糖成分，以及其代谢途径、基因表达、抗逆性机制等都与一般生物不同[1]，因此不仅在生物学基础理论研究中具有重要意义，而且在生产实践（冶金、采矿、石油开采、特种酶制剂和代谢产物的生产等）中具有巨大的应用潜力。因此，近年来倍受各国学者们的重视。本文就极端微生物的功能特性、生理机制、工业应用及研究进展等各方
3、面进行阐述。2.极端酶来自嗜极菌的酶称为极端酶，嗜极菌之所以能生长于超常生态环境条件下,与极端酶具有的非凡功能是分不开的。极端酶来自嗜极菌,但并非嗜极菌体内所有的酶都是极端酶。例如,嗜酸菌或嗜碱菌的细胞仍保持接近中性的内环境,其胞内酶仍属中性酶。但其胞外酶,如淀粉酶和蛋白酶等则不同，仅在极酸或极碱条件下起作用）[2]。由于适合极端酶生长的条件一般具有腐蚀性,并产生有毒物质,不能用常规发酵系统来生产,因而极端酶的分离纯化目前还限于小规模，低产量水平。otherstaffoftheCentre.Duringthewar,Zhuwas
4、transferredbacktoJiangxi,andDirectorofthenewOfficeinJingdezhen,JiangxiCommitteeSecretary.Startingin1939servedasrecorderoftheWestNorthOrganization,SecretaryoftheSpecialCommitteeAfterthevictoryofthelongMarch,hehasbeentheNorthwestOfficeoftheFederationofStateenterprisesM
5、inister,ShenmufuguSARmissions,DirectorofNingxiaCountypartyCommitteeSecretaryandrecorderoftheCountypartyCommitteeSecretary,Ministersand2.1极端酶的稳定因素[3]仅有少数几种极端酶的晶体结构现已搞清楚。有关极端酶稳定因素的研究主要通过比较极端酶与相应中性酶的一级和二级结构,以及建立计算机模型来进行。1993年Rentier-Delrue小组研究了几种嗜冷酶,包括蛋白酶、脂肪酶和半乳糖苷酶,发现它们
6、含有几个中性酶所没有的“额外”氨基酸残基。后来,Feller小组也得出相似的结论。他们建立的计算机模型表明,嗜冷蛋白酶含有大量带负电荷的氨基酸残基,特别是天冬氨酸残基分子表面的个极性环状结构呈伸展状态分子内缺少离子间作用与疏水作用。这些结构特征使酶分子呈较松散状态,具有较大的可变性,从而导致酶的稳定性降低。有关超嗜热酶的研究表明,酶的分子结构与同源的中性酶基本相同,其稳定性可能来自许多微妙的作用,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。这些因素使超嗜热酶形成非常紧密而有韧性
7、的结构,从而有利高温条件下酶的稳定。经与余种中性蛋白的结构相比较,发现中每个氨基酸残基所含离子对数目稍多。同时,有最小的溶剂暴露表面和最大的原子包理数。但这是否稳定的决定因素尚不肯定闭。此外,有人认为超嗜热菌体内存在阻止变性的热保护剂。显然,即使胞内溶质确有稳定超嗜热酶的作用,其机制也不尽一致相同。与中性酶相比，嗜盐酶所含的酸性氨基酸比率较高,尤其是在分子表面。这些酸性氨基酸侧链能把水分子结合到酶的分子表面,形成一个水保持层,从而阻止酶分子相互凝聚。通过建立嗜酸α-淀粉酶的计算机模型,德国Bakker的等发现,与中性酶相比,酸性
8、氨基酸残基的代换主要发生在分子表面,因而酶的电荷密度较低可能有利防止酶在低pH条件下分子间的静电排斥作用。嗜碱酶也具有类似特点[4]。据日本的Imanaka等的研究,一种丝氨酸蛋白酶的适宜pH为13，可能含酸性氨基酸较少,而精氨酸·赖氨酸的比例较高,因而在较高p
