嗜热菌及嗜热酶的研究应用

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1、．184．微生物生态学研究进展——第五届微生物生态学术研讨会论文集嗜热菌及嗜热酶的研究应用梁利华阚振荣河北大学生命科学学院。保定071002)擒要：嗜热菌由于其特殊的生理机制、独特的基因类型和特殊的代谢产物，为微生物世界拓展了一片新天地。嗜热菌能够存在的原理，其本身就具有理论价值和应用价值。嗜热菌所产生的热稳定性淀粉酶、木聚糖酶、纤维索酶、壳脂酶、蛋白酶、脂肪酶和DNA聚合酶在食品、造纸、洗涤、制药、废水处理及油矿开采等工业生产中受到越来越多的人们的重视。本文概要综述了嗜热菌的耐热机理．嗜热菌资源以及嗜热酶的特性和应用。关键调：极端微生物嗜热菌嗜热酶耐热机理TheDevelop

2、mentandApplicationofThermophilesLIANGLihuaKANZhenrong(CollegeofLifeScience，HebeiUniversity，Baoding071002)AlMtract：Thermophileshavespecialphysiologicalmechanismandgenome．Theprincipleofthermophilesexistencehasspecialmeaningintheoryandapplication．Thermostableenzymesarehighlyspecificandthushavec

3、onsiderablepotentialvaluesformanyindustrialareassuchasfoodandpaperindustry，detergents，drugs，wastesremovalanddrillingforoil．Inthispaper．thesourcemicroorganismsandpropertiesandapplicationofthermostableenzymesarediscussed．Keywords：Extremophiles，Thermophiles，Thermostableenzymes．Mechanism近年来．在许多以

4、前被认为是生命禁区的区域，发现了各式各样新的生命形式。它们生存繁殖的理想场所恰恰是一些极端环境，如嗜热菌，嗜冷菌，嗜酸菌，嗜碱菌等，这些统称为极端微生物(Extremophiles)[1]。根据微生物的基本生长即最低(了1。。)、最适(To。。)和最高(了1一)生长温度而确定的分类系统，一般认为生长温度跨度在一5～22。C者为嗜冷菌(Psychrophiles)，跨度在10～47。C者为中温菌(Meso—philes)或嗜温菌，跨度在40～80。C者为嗜热菌(Ther．mophiles)[2]。极端微生物中的嗜热菌一般认为是在55。c以上环境温度中能生长繁殖的微生物，其中有些属

5、于中度嗜热菌，如芽孢杆菌属(Bacillus)中的某些种，其最高生长温度为75。c；有些则是高度嗜热菌．如栖热菌属(Thermus)，最高生长温度可达85。C；而有些则属于超嗜热菌，如有些古细菌，生长最高温度可达115。C口]。嗜热菌所产生的嗜热酶因其具有热稳定性已经在生产中显露出潜在的应用价值。嗜热菌存在的原理，又具有极大的应用价值，其特殊机制及其特殊产物，将使某些新的生物技术手段成为可能，是奠定高效率、低成本生物技术新工艺的基础。极端微生物的应用将改变整个生物技术的面貌。下编研究综述。185’1嗜热菌的生理特点及分布嗜热菌能在较高的温度下生长繁殖．首先需要忍受细胞内的各种酶

6、及其它生物大分子的热变性问题。德国的K．stetter等“3在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110。C以上的高温，最适的生长温度为98。C．降至84℃即停止生长。嗜热菌的营养范围很广，有光能营养、自养和异养、好氧和厌氧等。能进行自养性生长的嗜热菌包括许多产甲烷菌；异养性生长的嗜热菌都有利用多种类型底物的能力。可以利用的底物包括糖类、糖醇类，如纤维索、果胶和淀粉等多糖类，氨基酸、肽、有机酸和醇类，类似酚、甲酚和苯甲酸的芳香族化合物，羟类、CO和类似于Tween80的表面活性剂等。嗜热的芽孢杆菌种对甲硫氨酸的生长需要是十分常见的。更有甚者，某些嗜热菌需一些不可替代的有机组分。

7、比如Thermoanaerobacterethanolicus的生长培养基中的酵母膏不能用胰蛋白胨、酪素水解物或牛肉膏代替。这种需要专一性因子的性质，至今尚不清楚。Thermoplasmaacidoph,：lus生长需要具有3～】0种氨基酸的多肽。通过细胞抽提物和酶分析证明，某些真菌和细菌中的嗜热菌是通过EMP途径代谢糖的，同时还可通过糖循环和乙醛酸途径代谢糖。属于古生菌的超嗜热菌如强烈炽热球菌(Pyrococcus^riosus)将丙酮酸发酵为醋酸，COz和H：，涉及的酶有丙酮酸FD氧化还