极端环境微生物的研究进展

《极端环境微生物的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、[摘要]极端微生物通常分为六个类群：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。极端环境中的微生物为了适应生存，逐步形成了独特的结构和生理机能，以适应环境。因此，研究适应机理并利用其特殊生理机能具有重要的理论和实际意义，极端微生物能产生多种极端酶和其他生物活性物质，极端微生物资源的开发利用有着广阔的前景。极端环境(extremeenvironment)泛指存在某些特殊物理和化学状态的自然环境，包括高温、低温、强酸、强碱、高盐、高压、高辐射和极端缺氧环境等，适合在极端环境中生活的微生物称为极端微生物(extremophiles)(M

2、argesinandSchinner，2001【1】；RothschildandMancinelli，2001【2】；陈骏等，2006【3】；张敏和东秀珠，2006【4】)．海洋极端环境一般是指与正常海洋环境绝然不同的物理化学环境，主要包括海底热泉、海底冷泉和泥火山环境，其次还包括高盐度(卤水)、强酸化、缺氧和滞流等海洋环境。海洋极端微生物通常为化能自养生物(chemoautotroph)，在分类体系上属于细菌和古细菌类，生活在无光、无氧或少氧环境，能利用一些海底热催化反应过程中产生的还原性小分子(H2、H2S和CH4等)合成能量进行有机碳固定和新陈代谢，具

3、有独特的基因类型、特殊生态群落、特殊生理机理和特殊代谢产物，有些属于内共生生物(endosymbiont)。一、极端微生物的种类及其生理特点1．1极端嗜热菌（Thermophiles）一般最适生长温度在90℃以上的微生物，被称做极端嗜热菌【5,6】。已发现的极端嗜热菌有20多个属，大多是古细菌，生活在深海火山喷口附近或其周围区域【7】。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，8O℃以下即失活；德国的斯梯特(KStette)研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的巴罗斯(

4、J．Baroos)发现一些从火山喷口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中，嗜热菌的营养范围很广。多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。1．2极端嗜酸菌(Acidophiles)一般指生活环境pH值在1以下的微生物，往往生长在火山区或含硫量极为丰富的地区。多为古细菌，其体内环境保持pH值7左右。能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。嗜酸菌往往也是嗜高温菌。1．3极端嗜盐菌(Extremehalophiles)嗜盐菌主要生长在盐湖(中国的青海湖、美国大盐湖)、死海(黎巴嫩)、盐场等浓缩海水中，以及腌鱼、盐兽皮等盐制品上【8】。嗜盐古细菌【9】分为一科(嗜盐

5、菌科)六属：嗜盐杆菌属、嗜盐小盒菌属、嗜盐富饶菌属、嗜盐球菌属、嗜盐嗜碱杆菌属、嗜盐嗜碱球菌属【10】。一般生活在10％～3O％的盐液中。嗜盐菌中．有人发现了一种呈四方形的古细菌。繁殖时，先向一方延长，然后分裂成两个四方形菌；再一起向另一方延长，进而分裂成四个。1．4极端嗜碱菌(Alkallphiles)多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11．5以上，最适pH值8～1O,细胞内要维持pH7-9以下【11,12】。我国科研工作者从内蒙古碱湖中分离出一株嗜碱菌No．10—1。其生长pH值为8～13．最适pH值为10～11。好气，杆状，能运动，G-

6、。可生产碱性淀粉酶。1．5极端嗜压菌(Barophiles)一般生活在深海底，能耐普通微生物不能忍耐的高压。多数生长在0.7～0.8MPa的环境中，高的达1.04MPa以上，低于0.4～0.5MPa则不能生长。目前报道的最耐压的是美国海洋学家发现的一些种，能够生长在1.3～1．4MPa环境中。日本科学家也在3000～6000m深的深海鱼类肠道内发现了极端嗜压菌，多为古细菌。1．6极端嗜冷菌(Psychophiles)深海的极端嗜压菌往往也是极端嗜冷菌。在真核生物中也有一些嗜冷的真菌和藻类，它们在两极冰雪和高山雪坡上生长。极端嗜冷菌的最适生长温度一般为一2℃以

7、上，高于10℃则不能生长。二、极端微生物的应用极端微生物长期生长在极端环境中，它们具有独特的生理机制和生命行为。此外极端环境微生物能产生许多独特的稳定蛋白，在生物技术产业上有很高的价值。2．1嗜热微生物近年来，嗜热菌已受到了广泛重视。嗜热真菌通常存在于堆肥、干草堆和碎木堆等高温环境中，有助于一些有机物的降解。在发酵工业中，嗜热菌可用于生产多种酶制剂，例如纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及菊糖酶等，这些酶制剂热稳定性好、催化反应速率高，易于在室温下保存。在矿产工业中，嗜热菌可用于细菌浸矿、石油及煤炭的脱硫。嗜热菌研究中最引人注目的成果之一就是将水栖嗜热菌中耐热

8、的TaqDNA聚合酶广泛用于基因工程的研究之中，以T