嗜盐菌的嗜盐机制与应用前景

１ ． １ ． ２ 嗜盐 菌细 胞 壁对一 定 盐浓度 的依赖性
高 盐溶 液 会使 普 通 蛋 白质 的水 膜 遭 到破 坏 ， 导 致 蛋 白质 间
的疏 水作 用加 强 ， 使 蛋 白质 空间 结构 发生 变换 ， 甚 至 失活 变性 。
而在 嗜盐 菌 的细 胞 质 中 ， 却含 有 高浓 度 的钾 离 子 。这 些钾 离 子 不 仅 能够 调节 胞 内外渗 透 压 的平 衡 ， 也 是 嗜盐 菌酶 与 蛋 白质 保 持 活性 的 条件 。 嗜盐 菌 的 酶与 普通 蛋 白质不 同 ， 它 在 酶 的表 面 引 入 了酸 性氨 基 酸 的残 基 。酸 性 氨基 酸 能在 蛋 白质 和 酶 表面 形 成 一层 薄 薄 的水 保 持层 ， 阻止 蛋 白质分 子 与 酶相互 碰 撞 ， 从 而 避免 了它 们之 间的 凝集 。同时 ， 碱 性 氨 基酸 残 基能 与 酸性 氨 基 酸形 成 盐 桥来 消 除 盐离 子 的屏 蔽 效 应 。相 反在 低盐 浓 度 下 ， 由
量 不 足的 环境 。 １ ２ ． ２ 嗜 盐菌 细 胞膜保 钾排 钠 的功 能
如 生 物芯 片 、神 经 网络 、人工 视 网膜 和 光信 息 存储 等 领 域都 有 发展 前 景 。另 外 ， 在太 阳能利用 方 面 ， 利用 ｂ Ｒ蛋 白质 的质 子泵 作用 ， 可 以研 制 天然 的太 阳能 电池和 对海 水进 行淡化 。
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嗜盐菌 的嗜盐机制 与应用前景
吴 洋
（ 河 北大 学 。 河北 保定 ０ ７ １ ０ ０ ０）
摘 要 嗜盐 菌 能够在 高盐环境 下 生存 ， 而一 定浓度 的 盐又 为 菌体生 长所 必 须。 为 了适应 高浓度 的 盐环境 ， 嗜盐 菌进 化 出了一 系列独特的特征与机制如嗜盐菌的细胞壁没有肽聚糖 ， 细胞膜上有 细菌视 紫红质等。嗜盐菌是极具应用前景 的微 生物 资源 。例 如视 紫红质 可 以用 来 开发 光学 开 关 ， 某 些嗜 盐古 菌还 可以 用来 降解 塑料 等。 关 键 词 嗜盐 菌 ； 高 盐浓度 ；细菌视 紫 红质 中圈分 类号 ： Ｑ ９ ３ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章编号 ： ｌ ６ ７ 卜７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ３ ）１ ３ － ０ ０ ０ ９ — ０ ２
中发现环状氨基酸它在细胞内含量可达025moll约占胞内全部有机溶质的10成为此类嗜盐菌的主要的渗透压调节剂有助于稳定和保护菌体内酶的活性使其能够在高盐浓度下正常生132嗜盐菌中酶与蛋白质的嗜盐机制高盐溶液会使普通蛋白质的水膜遭到破坏导致蛋白质间的疏水作用加强使蛋白质空间结构发生变换甚至失活变性
２ ０ １ ３ 年第 １ ３ 期总第１ ３ ３ 期
嗜盐 菌细胞 膜上 含有 与 视觉 中的视紫 红质 相类 似 的蛋 白质 ， 被称为细菌视紫红质 （ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ｈ ｏ ｄ ｏ ｐ ｓ ｉ ｎ ，ｂ Ｒ ｏ细 菌 视 紫 红质 有 光 驱 动质 子 泵 功能 。 细菌 视 紫 红 质 中视黄 醛 分 子 的结 构 一般 是 全 一反 式 （ ａ ｌ ｌ — ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ） ， 但是在光照条件下 ， 视 黄 醛 分 子 会 发 生 ｌ ３ 一顺 式 （ １ ３ 一 ｃ ／ ｓ ）的结 构 异构 化 ， Ｈ 十 经 中间形 态泵 出膜 外 ， 最后 细 菌 视紫 红质 返 回初 态 Ｂ ， 这样 就完 成 了光循 环 。 随着质 子 累积 在 膜 的外 表 面 ， 质 子 驱动 力 增 加 ， 直 到膜 两 侧 的 质子 差 可 以驱 动膜 上的 Ａ Ｔ Ｐ酶时 ， Ａ Ｔ Ｐ酶就 可 以开始 Ａ Ｔ Ｐ的合 成 。因此 ， 嗜 盐 菌 可 以利 用 光能 进 行 低速 增 长 ， 使 嗜盐 菌 更 能 适应 一 些 能
１ 嗜盐 菌 的嗜盐 机制
１ １ 成 分的特 异 性
状氨 基 酸 ， 它在 细 胞 内含 量可 达 ０ ． ２ ５ ｍ ｏ ｌ ｌ Ｌ ， 约 占胞 内全 部有 机 溶质 的 １ ０ ％， 成 为 此 类 嗜盐 菌 的 主要 的渗 透 压 调节 剂 ， 有 助 于 稳定 和保 护菌体 内酶 的活性 ， 使其 能够 在 高盐浓 度下 正常 生长 。
１ ． ２ 嗜盐 菌 的细胞 膜
１ ． ２ ． １ 嗜 盐菌 细胞 膜上 的细 菌视 紫红 质
２ 嗜盐菌嗜盐机制 的应用前量
２ ． １ 细菌视紫红质在生物电子领域的应用
细 菌视 紫 红质 的非 线 性光 学 性 、瞬 态光 电响应 性 和 光致 变 色性 等都 特别 优 秀 ， 因此 它在 很 多方 面 都拥 有 广 阔 的前 景 ， 比
１ ． ３ ． ２ 嗜盐菌 中酶 与 蛋 白质 的嗜 盐机 制
嗜 盐 菌细 胞 壁 不含 有 肽 聚 糖 ， 却 有 富含 酸 性 氨基 酸 的糖 蛋 白， 这 些 带有 负 电荷 的氨 基 酸 比如谷 氨 酸 、天 门 冬 氨酸 等 。这 样 在 高盐 浓 度 的溶 液 里 面 ， 钠 离子 会 结 合在 嗜 盐 菌 的表 面 ， 正 好 屏 蔽掉 这 些 氨 基 酸所 带 的 负 电荷 。因此 Ｎ ａ ＋ 对 于 嗜盐 菌 细胞 壁 的结构 完 整具 有重要 意 义 。
２ ． ２ 利用 嗜盐 菌处 理高 盐度 废水 高盐度 废 水 大 量含 有 无机 盐 离 子和 有 机物 质 。过 高 离 子浓 度 对 微生 物 生长 有 十分 强 烈 的毒 性 ， 因此 高盐 度废 水 给 生 物处 理 带 来一 定 的难 度 。利 用 生 物方 法 处理 高 浓 度 的污 染物 ， 就必
于 电荷 的排斥 作用 ， 酶和 蛋 白质 就会 变性 失活 。
嗜 盐 菌在 高 盐 的溶 液 里 ， 钠 离 子 会结 合 在 嗜 盐 菌细 胞 壁表 面 ， 屏 蔽 其所 带 的负 电荷 。当 溶液 中的钠 离 子 不 足或 钠 离 子被 稀释时 ， 蛋 白 质 的负 电荷 部 分 就会 互 相 排斥 ， 细 胞壁 会 一块 一 块地 破 碎 ， 最终 导致 细胞 裂解 。