微生物生态学33在强酸环境中的微生物ppt课件.ppt

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1、第三节在强酸环境中的微生物酸性环境：废煤堆及其排出水，酸性温泉，废铜矿及其排出水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。一、酸性环境中的微生物抗酸微生物专性嗜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之间的微生物必须在pH≤3的环境中才能生长的微生物化能自养菌Fe(Ⅱ)氧化菌T.ferooxidans氧化亚铁硫杆菌嗜中温菌黄铁矿环境Fe(Ⅱ)和S0氧化菌T.ferooxidansS.acidocaldarius嗜酸

2、热硫化叶菌嗜热菌地热地区S0氧化菌Thiobacillussp嗜中温菌Thiomicrospora异养菌A.coyptum嗜中温菌与T.ferooxidans培养物有关Th.acidophilum嗜中温菌煤排出物B.acidocaldrius酸热芽孢杆菌嗜热菌含S0的温泉嗜酸微生物类型嗜酸硫杆菌的煎鸡蛋形菌落嗜酸细菌：氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、酸热芽胞杆菌专性嗜酸微生物极端酸性环境都含有硫酸根离子，而且有机物浓度很低;在废煤矿中，含有高浓度的硫酸（pH1.5-4）、铁，是由于自养的硫杆菌氧化硫化矿中含硫化合物的结果酸性环境中还存在氧化

3、亚铁钩端螺旋菌，氧化二价铁为三价铁，分解黄铁矿，不能直接氧化硫嗜酸真核微生物：椭圆酵母、点滴酵母、酿酒酵母可分别在pH2.5，2和pH1.9中生长在pH2的废铜矿中可以分离到红酵母Acontiumvelatium和头孢霉可在1.25mol/L的硫酸中生长，培养基中含有4％的硫酸铜，是目前发现的抗酸能力最大的微生物藻类从酸性温泉中可以分离到Cyanidiumcaldarium，最适生长pH2－3，在pH5以上不能生长二、微生物抗酸的分子机理嗜酸菌细胞质pH值为7，细胞内的大多酶最适pH值也接近7，要求细胞壁或细胞膜能通过某些方式阻止环境中H

4、＋进入细胞环境中的H＋影响细胞表面的电荷平衡，影响细胞的稳定性，与营养物反应使细胞无法利用营养物质，还会使无毒化合物有毒，水解细胞中的高分子多聚物，使细胞死亡。嗜酸菌细胞表面上存在有大量的重金属离子，如Cu2+，可以与周围H+进行交换，从而阻止H+对细胞的损伤；许多嗜酸菌能抗高浓度的重金属离子嗜酸细菌的细胞壁和细胞膜中含有一些特殊的化学成分，能抗酸。硫杆菌的外膜LPS含有较少的磷、使细胞膜稳定;硫化叶菌细胞膜中含C40的烷基甘油二醚，这种长碳氢链使生物膜在高温下保持流动性;硫脂、环丙烷脂肪酸；含有抗酸水解的蛋白质，如氧化硫硫杆菌的鞭毛能抗

5、强酸和高温，是该菌能合成抗酸水解的蛋白质;嗜酸细菌通过长期进化适应了SO42-环境，并且细胞中存在有某种活力很大的去除SO42-的体系；另外SO42-极性大，透过脂类双层膜的非特异性穿透能力较小。细菌冶金氧化Fe2+和S0的细菌能产生酸性的含有Fe3+的溶液，Fe3+可氧化矿石的大量成分，能使Cu2+，U4+，Sn2+，Zn2+，Ni2+，呈可溶状态三、嗜酸菌的应用利用氧化亚铁硫杆菌通过微生物沥取法可以从低含量的矿物中大量提取Cu，能耗小。如FeO硫杆菌可把可将S或硫代硫酸盐氧化成硫酸和将氧化亚铁氧化成高铁的能力，氧化率达95－100％并

6、放出能量2FeS2+7O2+2HO2→2FeSO4+2H2SO42FeSO4+2H2SO4+1/2O2→Fe2（SO4）3+HO2生成的Fe2（SO4）3是强氧化剂和溶剂，可溶解矿石。如溶解铜矿（CuS），从中浸出铜元素。CuS+Fe2（SO4）3→CuSO4+2FeSO4+S溶出的CuSO4液再加入铁屑、废铁等便可将铜置换出来。生成的FeSO4和S还可在这类细菌作用下再次氧化成H2SO4和Fe2（SO4）3，而循环使用。CuSO4+Fe—FeSO4+Cu用这类微生物来开矿冶金称为细菌冶金，是开采贫矿和尾矿的有效办法，用细菌浸出Cu的速

7、度比完全氧化快56－60倍。煤和石油脱硫生产肥料利用嗜酸热硫化叶菌氧化无机硫和有机硫化物，减少二氧化硫污染。利用硫杆菌氧化元素硫或硫化物产生硫酸，来分解磷矿粉，提高高氟硫酸钙的溶解度，提高肥效。氧化亚铁硫杆菌第四节在强碱环境中的微生物在地球上高碱性环境不多；最有名的强碱环境是石灰湖（Sodalakes）和沙漠，pH在10左右；某些稀碱性的泉水、沙漠土壤和含有正在腐烂蛋白质的土壤也是碱性环境；人工造成的碱性环境：食品和其他工厂排出的废水。这些环境中的碳酸盐是造成高pH的原因，分离嗜碱微生物的培养基中必须含有碳酸盐某些环境中的嗜碱菌还是嗜盐菌

8、，如石灰湖中的嗜碱菌，培养基中需添加氯化钠一、在强碱环境中的微生物嗜碱微生物（Alkalophilicmicroorganisms）是指碱性环境中最适生长的微生物，可区分为耐碱菌和专性嗜碱菌。