极端微生物的研究及应用
极端环境微生物的适应机制及利用

极端环境微生物的适应机制及利用摘要:极端环境微生物是指生活于极端环境中的微生物,它们定义了生命的边界。
对极端环境微生物适应机制的研究以及新的极端酶的发现,使得解决工业生产的苛刻条件与蛋白酶易变性的矛盾成为可能。
本文分别对嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌 6 种极端微生物的适应机制和应用进行了总结。
关键词:极端微生物,适应机制,应用随着人类对生存家园地球乃至整个宇宙的探索开发,人们对原本被视为生命禁区内的生命 (极端环境微生物)产生了极大的好奇心。
极端环境微生物( extremophiles) 是指在一般生物无法生存的高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压、高辐射、太空等异常环境中生存的微生物群体的统称[1],例如嗜热菌( Thermophiles ) 、嗜冷菌( Psychrophiles ) 、嗜碱菌( Alkali- philes)、嗜酸菌( Acidophiles) 、嗜盐菌( Halophiles) 、嗜压菌( Piezophiles) 等。
由极端环境微生物适应极端环境所形成的特殊生理特性以及代谢产物,在基础研究、环境保护、食品化工及医学等多个领域中都有巨大应用潜力。
本文分别对嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌 6 种极端微生物的适应机制和应用进行了简要概述。
1. 嗜热微生物一般把最适生长温度高于45 ℃的微生物称为嗜热微生物。
另外,还可根据它们的最适生长温度将其划分为嗜热微生物( 45℃ -60℃)、极端嗜热微生物( 60℃ -80℃)和超嗜热微生物( >80℃)。
目前发现的嗜热菌大都来自热泉、海底热液口、堆肥、火山等极端环境中,它们中大多数属于古细菌。
目前发现的生命最高生存温度为121-122 ℃ [2]。
1.1 适应机理嗜热微生物是如何适应高温而得以存活的呢?其适应机理主要包括以下几个方面:①蛋白质的热稳定性性提高。
超嗜热微生物的蛋白质的氨基酸组成与常温微生物并没有不同之处,超嗜热微生物蛋白质倾向于抵抗蛋白质的去折叠( unfolding) : 嗜热蛋白质具有拥有高度疏水的核心结构的趋势;蛋白质表面具有较多的电荷分布;蛋白质表面具有更多的离子键相互作用。
极端环境下微生物的研究及其应用

极端环境下微生物的研究及其应用随着科技的不断发展,人类对各种自然环境的认知也越来越深入。
其中,极端环境因为其独特性质和环境条件,成为了许多科学家们追求的研究对象。
众所周知,生物学中微生物是众多生物性质中最为微小的一类生物群体。
但是,这种微小生物却在极端环境中有着非同寻常的表现,许多微生物通过特殊的适应机制,适应了极端的环境条件,而且展示了根本性的生物学工程学价值。
本文将探讨极端环境下微生物的研究及其应用。
一、极限温度环境下微生物的研究极限温度环境,是指地球表面温度最高和最低的地方。
其中,极寒环境的温度极端低,造成了高海拔、沉积层、极地等很多生境中的高难度生物适应问题。
而这些地方恰恰是微生物的优选生境。
微生物可以生存于常人难以忍受的气温下。
科学家们通过对这些极端环境下的微生物进行研究,可以深入理解微生物适应极端温度环境的适应机制。
目前,极端温度环境下的微生物可以分为嗜温、嗜冷和介于两者之间的嗜中温微生物。
嗜温微生物可以在温度高达 121℃的高温中生存。
这些微生物能够抵抗高温所引起的蛋白变性和酶活性丧失的问题。
嗜冷微生物则可以在零下 20℃的温度下存活,适应低温结冰所造成的高度压力。
中温微生物则是介于两极之间。
通过对嗜冷、嗜温以及嗜中温微生物的研究,可以深入了解微生物如何适应不同温度环境,从而为开拓与调控温度敏感性生物中的新酶提供支持。
二、异烟肼耐药菌的研究异烟肼是治疗结核病的一种重要药物,但在临床常规使用过程中,异烟肼耐药菌及其产生的耐药问题将成为遗留病例的严重难题之一。
然而,我们发现,异烟肼耐药菌普遍存在于极端环境中,比如食盐浓度高的水体,污染严重的重金属污染区、高温、高压力的井下煤矿和岩浆、航天器等部分地区。
因此,对异烟肼耐药菌的研究可以提高其对于异烟肼的抗药能力以及微生物多样性的进一步认知。
目前我们已经发现了异烟肼耐药菌在极端环境中繁殖的适应机制。
异烟肼耐药菌的适应机制主要是通过对异烟肼分解酶基因的调节来抵抗异烟肼的作用。
极端环境中微生物多样性及其在生物修复中的应用研究

极端环境中微生物多样性及其在生物修复中的应用研究自然界中存在着各种各样的生物,其中微生物是最为微小且最为丰富的一类生物,它们能够生存于极端环境中,具有良好的适应性和生存能力。
在极端环境中,微生物的多样性能够提供有价值的生物资源,而利用微生物在生物修复中的应用则是一项重要的研究方向。
一、极端环境中微生物的多样性1.极端环境的种类极端环境是指我们通常生活中很难想象的、具有极端条件的环境,如极寒、极热、高温高压、高辐射等。
这些环境都具有极高的物理化学条件和极端的生物学环境。
2.极端环境中微生物的多样性微生物在不同的环境中,会展现出不同的优势和适应性。
比如,极地、高原和漠区等极端环境中的微生物,具有重要的环境调节功能和生物学多样性。
这些微生物具有影响力的特点包括能够忍受低温、高盐等极端环境条件。
因此,这些微生物被广泛作为生物资源研究的重要对象。
二、微生物在生物修复中的应用研究1.生物修复的定义和意义生物修复是一种基于生物多样性的污染治理方法,它通过利用微生物、植物和动物等生物资源,将污染物转化为无害的物质,并恢复生态系统的生态功能。
生物修复具有环保、经济、可持续等优点,已成为当前环境治理工作的重要手段。
2.微生物在生物修复中的应用微生物在生物修复中起着举足轻重的作用。
它们能够降解污染物、修复受污染环境,同时还能够为其他生物提供营养和保护环境。
比如,废水处理工程中的微生物,能够将有机物质转化为无机物质,达到废水净化的目的。
在重金属污染环境中,微生物能够吸收重金属离子,防止它们进入到人体内。
3.微生物在生物修复中的应用案例微生物在生物修复中的应用具有广泛的应用场景。
欧洲有一项研究利用角蛤和细菌协同作用,将污染物降解转化为无害的物质,以达到生长环境恢复的目的。
在中国的陕西省,植物与细菌联合修复枯山水池水环境,使得COD、NH4+、NO3-等多种污染物有着较好的去除效果。
三、结论微生物的多样性在极端环境中具有重要的生物学和生态学价值,利用微生物在生物修复中的应用,已成为环境污染治理的重要手段之一。
极端环境下的微生物遗传育种研究

极端环境下的微生物遗传育种研究随着人类对地球各个角落的探索,我们发现了许多极端环境,比如高温、高压、低温、低氧、高盐、高辐射等。
在这些环境中,能够生存的生物往往具有非常特殊的适应性和生存能力,这些特殊的生物往往能够从中带来丰富的生物资源和科学价值。
微生物是这些极端环境中的优秀代表之一,许多不同类型的微生物能够在各种极端环境下生存并繁殖。
如何从这些极端环境的微生物中挖掘出其潜在的生物资源和潜力,是当前的一个重要研究方向之一。
微生物遗传育种是其中的一个重要研究领域。
微生物遗传育种是一种基于微生物基因组序列、遗传信息和表达调控机制的辅助育种技术。
与传统的微生物育种方式相比,微生物遗传育种的优势主要在于其高效性和精准性。
由于微生物的短世代和高倍增率,使其可能在较短的时间内完成育种试验,同时利用基因工程和基因组信息技术能够实现目标基因的导入,以及对基因表达和调控方式的改变,从而实现对微生物性状的精准调控和改良。
在极端环境下进行微生物遗传育种的研究,可以从以下两个方面入手:一、优化育种策略人们一般认为,极端环境下的微生物具有很强的适应性和生存能力,不需要进行育种和改良。
然而,随着对微生物群体生态学和功能分析的研究深入,人们发现这些优秀的生存能力和适应性往往是在微生物群体内部的特异和差异性所致,而在单个细胞水平下,微生物也可能存在一些局限和不足。
因此,利用微生物遗传育种的技术手段,结合对微生物群体生态学和基因功能的研究,可以针对微生物在极端环境下的局限性,有针对性地进行育种和改良。
比如,在高盐环境下,深色孢属细菌产生丰富的角叉菌素,但是由于产生后会对细菌体本身造成毒性,因此需要对角叉菌素合成通路进行优化育种。
再比如,在高压环境下,部分嗜热菌类的细胞壁会变得更厚,这可能导致细胞重新进入静止期或失去生存力。
因此,可以利用微生物遗传育种技术,改良菌体细胞壁的结构和成分,从而提高菌体在高压环境下的生存能力。
二、挖掘微生物潜在的生物资源极端环境的微生物往往具有独特的基因组和生物活性物质产生能力,这些生物资源在医药、化工、食品等产业中具有广泛的应用价值。
极端环境下微生物的生存及适应研究

极端环境下微生物的生存及适应研究在地球上,各种极端环境广泛存在,包括极地、高山、沙漠、火山岩浆等等。
这些极端环境朴素而又复杂,包含高盐、高温、寒冷、缺水、辐射、压力等极具挑战性的因素。
在这些环境中,微生物生存能力强大,以其适应能力居于物种之首。
微生物在价值,利用及适应性方面的研究吸引了越来越多的科学家进行探索研究。
本文将就极端环境下微生物的生存及适应研究作一系统介绍。
一、极端环境下微生物分类根据其耐受性和适应性,我们将极端环境下的微生物分为以下类别:1.耐高盐类微生物(Halophile)=rc耐受较高盐度的微生物可以生存在极限盐度的水中,包括泡菜、酿造、卤水水体等多种生物场所。
高盐度环境下这一类微生物核外环境会强制水分进入细胞内,从而使得存活必须吸收更多的盐。
有的细胞表面覆盖有聚酮胺,可以进一步带动细胞在高盐度下生存,而其他细胞需要透过对外部盐的调节限制盐渗透及蒸发。
2.耐高温类微生物(Thermophile)耐受较高温度下的微生物主要是在热水泉、温泉、火山区泥浆中繁殖。
它们的细胞膜是由稳定的醚型脂质构成,这可以保护它们的细胞膜免于化学反应的损害。
它们对高温的适应性很强,这主要得益于其特殊的核酸轮廓和提升的热休克反应。
依据其水域适应性和气候特性,当前Thermophile可以被分为超热,热和温受胁迫等类别,这可以提供跨越各个环境的细节差异。
3.耐寒类微生物(Psychrophile)耐受极低温度生活的微生物主要分布在冰川、北极和南极地区的永久冻土中。
它们的适应性得益于细胞膜的不饱和度以及引起的细小分子淀粉酶,这可以控制细胞膜的流动性,并在环境变化时快速恢复细胞膜。
绝大多数寒嗜菌在0摄氏度下系统运作,这些细胞有着更多与寒冷有关的运作因素,比如DNA损伤防御机制,酶的调节和微生物团队合作等等。
4.耐辐射类微生物耐受辐射的微生物能耐受极高剂量的辐射,包括太空中较弱但长周期的阳光紫外线和地下放射性物质的脉冲式辐射。
极端环境下微生物

极端环境下微生物work Information Technology Company.2020YEAR列举五种极端环境下微生物及其应用所谓极端环境是指高低温环境,高盐环境,高酸,高碱环境,高酸热环境,高压环境,还有其他特定环境如油田、矿山、火山地、沙漠的干旱地带、地下的厌气环境、原子炉等高放射能环境、高卤环境以及低营养环境等。
能够在这些具有强烈限制性因子的环境下顽强生存的微生物,一般统称为极端环境微生物。
【1.极端嗜盐菌】人们发现在高浓度盐环境中,存在许多抗高渗压的微生物。
我国从新疆和内蒙古的盐碱湖中分离出了一些极端耐盐菌。
它们竟能在含0—15%Nacl的环境中生长。
有些菌株可以在含5%—25%Nacl范围中生长。
极端嗜盐微生物中唯一的真细菌是光合微生物的外硫红螺菌属;唯一的真核嗜盐微生物是杜氏藻类。
微生物学家琼纳斯克在含盐量高达36%盐液中发现一种微生物,命名为Halophiles。
还有地中海嗜盐杆菌等应用:第一,医药工业:西班牙学者报道地中海嗜盐杆菌在高浓度NaCl介质中生长,聚B-羟基丁酸积累达细胞干重的45%,具有一定的应用前景。
PHB能用于医学领域可降解生物材料的开发,如人造骨骼支架、药物微球体、外科手术以及裹伤用品等。
此外,目前发现有些嗜盐菌素对去盐作用不敏感,所以可能有比较广泛的应用领域,筛选抑菌谱广、性质稳定的嗜盐菌素,在理论和实践中具有重要意义。
第二,环境生物治理:嗜盐碱放线菌Nocardioidessp. M6能快速降解污染物2,4,6-三氯酚可应用于环境治理,利用其嗜盐特性除去工业废水中的磷酸盐,还可用于开发盐碱地等。
由于bR蛋白具有质子泵作用,在未来的太阳能利用技术设备中,还可用作海水淡化和研制天然的太阳能电池。
【2.极端嗜碱菌】多生活在盐碱湖和盐池中,生活环境PH值可达11.5以上,最适PH值8—10,但在中性环境如PH值6.5以下,不能生长或生长非常缓慢。
如嗜碱放线菌。
极端嗜热微生物的研究进展

极端嗜热微生物的研究进展随着科技的进步和科学技术的发展,我们对于生物多样性的认知也越来越深刻,尤其是在一些特殊的环境下生存的生物,比如极端嗜热微生物,越来越引起研究人员的关注。
这些微生物是指那些能够在极端高温环境下生存和繁殖的生物,在这一类生物中,有一些化学特性和生理特点非常独特,这让人们对它们的研究始终有着浓厚的兴趣。
极端嗜热微生物是一种生长在高温环境下的微生物,通常生存于热水泉、深海热液口、火山温泉等极端环境下。
这些生物能够在水温达到80℃以上的环境中生活,而且它们具有独特的代谢特性。
热粘空气细菌是一种典型的极端嗜热微生物,它们分布于地球上的许多热泉中,能够生存于100℃的环境中。
此外,热压球菌和红霉菌也是常见的极端嗜热微生物之一。
近年来,人们对极端嗜热微生物在太空生命搜索、产能工业、治理环境污染等方面发挥的巨大作用越来越关注。
由于其独特的特性和适应力,这些生物在一些应用领域中展现出了巨大的潜力。
极端嗜热微生物的代谢特性非常独特,它们能够在高温环境下生存和繁殖的原因在于其代谢能力非常强大。
研究人员尤其感兴趣的是这些微生物在生存和繁殖过程中所表现出来的生物化学反应特点。
比如说,一些极端嗜热微生物只能在缺乏氧气的环境中生存,并且往往会利用化学能量进行代谢反应。
这些代谢反应有可能对未来的能源开采具有非常重要的意义。
此外,极端嗜热微生物还有一种独特的酶类系统,这些酶在高温条件下仍然能够正常发挥作用。
这些酶类可以被应用于一些产业,如食品、医药、环境治理等领域,因为它们能够在高温条件下进行反应,更适合一些高温下的化学反应。
除了这些代谢特性,极端嗜热微生物还有着四肢萎缩的独特的生物学特性。
这些特性使得其对于未来的太空探索非常有用。
由于太空环境中温度极其低下,人们可以通过研究这些嗜热微生物来探索适应极端环境的新策略。
预计在不久的将来我们或许能够观测到极端嗜热微生物在外星世界的生境中生存繁殖的奇妙景象。
总之,极端嗜热微生物是一种极具研究价值的生物,在未来太空探索、产业发展、环境治理等领域都有着巨大的应用前景。
极端温度微生物生存机理及应用研究进展

极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展李淼(中⼭⼤学⽣命科学学院⼴东)摘要:极端温度微⽣物是⽣物对极冷与极热环境适应的特殊种类,研究微⽣物对于极端温度环境的⽣存机理对探索⽣命的起源、微⽣物的育种及开发利⽤等具有重要意义。
本⽂⼤致介绍了嗜热微⽣物、嗜冷菌和耐冷菌的⽣物类群,阐述了微⽣物在⾯临极端环境温度的适应机理多样性,总结其在环境应⽤的研究进展。
最后旨在综合对⽐这两类极端微⽣物的⽣存机理和实际⽣产⽣活应⽤。
关键词:微⽣物;极端环境;⽣存机理;环境应⽤极端微⽣物(extreme microorganism)是指⼀般⽣物⽆法⽣存的极端环境中(⾼温、寒冷、⾼盐、⾼压、⾼辐射等)能够正常⽣存的微⽣物群体的统称。
⼀般把在⾼温环境中⽣长的微⽣物叫嗜热菌(thermophiles),包括⼀些细菌及古细菌。
他们⼴泛分布在草堆、厩肥、温泉、⽕⼭地及海底⽕⼭附近等处。
普通耐热菌的最⾼⽣长温度在45℃-55℃之间,低于30℃也能⽣长,⽽超嗜热菌最⾼⽣长温度可达80℃-110℃,最低⽣长温度也在55℃左右。
同时,在地球这个⼤⽣态系统中也存在着⼴泛的低温环境。
如占地球表⾯14%的两极地区及海洋深处(90%的海⽔其平均温度为5℃或更低)等[1],在这些特殊环境中⽣活着⼀类微⽣物即低温微⽣物(halophilic microorganism)。
极端⾼温与极端低温环境都会对⽣物膜结构以及蛋⽩质结构造成巨⼤的影响。
了解⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理,有助于⼈们开展深⼀层次的蛋⽩与膜分⼦结构研究。
本⽂在⽬前已有的研究基础上,就⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理以及在环境应⽤的最新进展做⼀简要对⽐综述,为进⼀步研究提供参考。
1 ⾼温微⽣物概述通常把最适⽣长温度⾼于45℃的微⽣物称为嗜热菌。
嗜热菌并⾮单⼀的菌属或菌群,其中有些嗜热细菌,其同届菌中皆为嗜热菌,如红⾊嗜热杆菌(Rhodothermus)、嗜热好氧杆菌(Thermoaerobium)、嗜热厌氧杆菌(Thermoanaerobaeterium)、球杆菌(Sphaembaeter)等,也有⾼温菌及中温菌并存的菌属,如芽孢杆菌、奇异球菌(Deincooccus)、假黄⾊单胞菌(Pseudoxanthomonas)等。
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极端微生物的研究及应用
在自然界中,存在着一些绝大多数生物都无法生存的极端环境,诸如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等环境。
凡依赖于这些极端环境才能正常生长繁殖的微生物,称为嗜极菌或极端微生物。
由于它们在细胞内造、生理、生化、遗传和种系进化上的突出特性,不仅在基础理论研究上有着重要的意义,而且在实际应用上有着巨大的潜力。
1 嗜热微生物
1.1 嗜热微生物的定义及分布
嗜热微生物也被称为嗜热菌或者高温菌。
嗜热微生物主要分布于温泉、堆肥、煤堆、有机物堆、强烈太阳辐射加热的地面、地热区土壤以及陆地和海底火山口等高温环境。
1.2 嗜热微生物的分类
嗜热微生物分为耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌、超嗜热菌,根据嗜热微生物对高温环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表1)。
1.3 嗜热微生物的应用
1.3.1 嗜热酶及超级嗜热酶嗜热酶(55~80 ℃)和超级嗜热酶(80~113 ℃)具有与普通化学催化剂不同的高催化效率、很强的底物专一性、在高温条件下稳定性良好等优点。
这些酶在
食品工业、造纸工业、烟草业、石油开采、医药工业、环境保护、液体燃料的开采、能源利用等领域中具有广阔的应用前景。
1.3.2 抗生素嗜热微生物生活在高温环境中,能够产生多种特殊的代谢产物,其中有一部分是抗生素类,为目前抗生素的开发和生产提供了新的思路,有较大的应用前景。
1.3.3 嗜热微生物菌体及其它活性物质嗜热微生物菌体可直接用于工业生产,同时嗜热微生物在高温的条件下还会产生维生素等物质。
2 嗜冷微生物
2.1 嗜冷微生物的定义
嗜冷微生物是适应低温环境生活的一类极端微生物。
2.2 嗜冷微生物的分类
嗜冷微生物分为专性嗜冷菌、兼性嗜冷菌、极端嗜冷菌、耐冷菌,根据嗜冷微生物对低温环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表2)。
2.3 嗜冷微生物的应用
2.3.1 环境保护方面通过嗜冷微生物产生的冷适应酶来实现低温下的污染物生物降解。
2.3.2 食品方面嗜冷微生物常用于牛奶加工业、果汁提取工艺、肉类加工业、烘培面包工艺、乳酪制造业等食品制作方面。
2.3.3 生物技术方面嗜冷微生物也用于生物降解或生物催化。
混合培养的专一嗜冷微生物在污染环境中扩增和接种产生的
酶可提高不耐火化学药品的降解能力。
由于嗜冷微生物的特殊蛋白质结构,嗜冷微生物在生物催化方向上具有更大的优越性和更好的应用前景。
3 嗜酸微生物
3.1 嗜酸微生物的分布及定义
自然界存在许多强酸环境,如废煤堆及其排出水、酸性温泉、废铜矿、生物沥滤堆及酸性土壤等。
其中,许多微生物的代谢活动也会产生酸性环境。
生长在酸性环境中的微生物被称为嗜酸微生物。
3.2 嗜酸微生物的分类
嗜酸微生物分为嗜酸型、耐酸型、极端嗜酸微生物,根据嗜酸微生物对酸性环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表3)。
3.3 嗜酸微生物的应用
3.3.1 在冶金方面的应用冶金方面利用嗜酸微生物是将贫矿和尾矿中金属溶出并回收,即我们常说的生物湿法冶金。
3.3.2 环境保护应用利用嗜酸微生物处理重金属,去除率可达到80%以上,而且处理成本比传统方法要降低很多。
3.3.3 能源应用利用嗜酸微生物为催化剂,可以构建成为微生物燃料电池。
4 嗜碱微生物
4.1 嗜碱微生物的定义
一般把最适生长pH值在9.0以上的微生物称嗜碱微生物,其所耐pH值可高达10~12。
到目前为止,嗜碱微生物还没有确切的定义。
4.2 嗜碱微生物的分类
嗜碱微生物分为嗜碱菌、耐碱菌、专性嗜碱菌、兼性嗜碱菌,根据嗜碱微生物对碱性环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表4)。
4.3 嗜碱微生物的应用
4.3.1 发酵工业嗜碱微生物可以作为许多酶制剂的生产菌。
如洗涤剂酶和环糊精的生产都是利用嗜碱微生物的胞外酶获得的。
4.3.2 造纸工业嗜碱微生物被应用于革脱脂、造纸木浆脱脂等。
4.3.3 其他方面嗜碱微生物和碱性纤维素酶在碱性废水处理、化妆品、皮革和食品等方面也具有独特用途。
在环境保护方面嗜碱微生物可发挥巨大作用;碱性淀粉酶可用于纺织品退浆及淀粉作粘接剂时的粘度调节剂;用于皮革工业中的脱毛工艺以提高脱毛效率和质量,利用嗜碱微生物进行苎麻脱胶。
5 嗜盐微生物
5.1 嗜盐微生物的分布及定义
在自然界中,有许多含有高浓度盐分的环境,如美国犹他大盐湖(盐度为2.2 %)、著名的死海(盐度为2.5%)、里海(盐度为
1.7%)、海湾和沿海的礁石池塘等。
在这些高盐环境中仍然存在许多抗高渗透压微生物,即嗜盐微生物。
5.2 嗜盐微生物的分类
嗜盐微生物分为弱嗜盐微生物、中度嗜盐微生物、极端嗜盐微生物,各自最适生长盐浓度如表5。
5.3 嗜盐微生物的应用
利用菌体发酵,可生产高聚化合物。
除去工业废水中的磷酸盐,用于开发盐碱、生产嗜盐酶。
嗜盐古菌和紫膜蛋白能通过构型的改变储存信息,可作为生物计算机芯片的新材料,还可用于高盐污水的处理。
6 嗜压微生物
6.1 嗜压微生物的定义
需要高压才能良好生长的微生物称嗜压微生物。
最适生长压力为正常压力,但能耐受高压的微生物被称为耐压微生物。
6.2 嗜压微生物的分类
嗜压微生物分为耐压菌、嗜压菌、极端嗜压菌,各自的最低生长压、最适生长压、最高生长压如表6。
6.3 嗜压微生物的应用
耐高温和厌氧生长的嗜压菌有望用于油井下产气增压和降低原油粘度,借以提高采油率。
日本发现的深海鱼类肠道内的嗜压古细菌,80%以上的菌株可以生产EPA和DHA,最高产量可达36%和24%。
已经有人通过基因重组,使这些菌有效生产DHA。
另外,嗜压菌还可以用于高压生物反应器。
7 抗辐射微生物
7.1 抗辐射微生物的定义
对于辐射这一不良环境因素仅有抗性或者是耐受性,而并非具有“嗜好”,我们将这一类微生物称为抗辐射微生物。
7.2 抗辐射微生物的分类
抗辐射微生物可以分为两类,一类属于异常球菌属的抗辐射微生物,另一类是其他属的原核抗辐射微生物。
异常球菌属的抗辐射微生物是包含抗辐射微生物最多的属,截止至目前为止,已经报道了48个种。
而其他属的原核抗辐射微生物以Thermococcus和红色杆菌属的抗辐射微生物的辐射抗性水平最高。
7.3 抗辐射微生物的应用
在环境工程方面的应用:污染环境的生物修复、污染环境的监测。
在医学方面的应用:抗氧化药物的开发、疫苗的开发应用、保健品的开发。
在方面的应用:培育具有抗辐射特性的农作物。
在其它领域的应用:防晒化妆品的开发、航空航天防辐射宇航服的设计、电化学制造业中表面金属和氧化物纳米阵列的制造。
综上所述,抗辐射微生物的研究在诸多的领域是具有意义的。
尽管这些研究还有许多未转变为生物技术,但是应用的前景广阔。
8 嗜金属微生物
8.1 嗜金属微生物的定义
嗜金属微生物是一种以金属为食来维持自身的正常新陈代谢,并且将金属以单质的形式从化合物中游离出来,并富集到一起的微生物。
8.2 嗜金属微生物的分类
嗜金属微生物大致可以分为两类,一是好氧性菌(好气腐蚀菌),二是厌氧性菌(厌气腐蚀菌)。
好气腐蚀菌是指有氧存在才能生长繁殖的腐蚀菌,如铁细菌、硫杆菌(其中包括氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌)等。
厌气腐蚀菌是指不需要氧存在就能生长繁殖的腐蚀菌,如硫酸盐还原菌。
8.3 嗜金属微生物的应用
嗜金属微生物对金属的腐蚀并非嗜金属微生物本身直接对金属或金属材料的直接作用,而是嗜金属微生物为了维持自身的正常生命活动而产生的结果。
之前我们的研究方向一直都关注在如何对嗜金属微生物产生的后果进行防治的方面,目前对嗜金属微生物的研究方向已经日趋多元化了,更多的学者发现了嗜金属微生物的益处。
我们可以通过嗜金属微生物除去水中的重金属,如Cr6+、Cr3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等,甚至包括水中的非金属As3+、As5+都可以通过嗜金属微生物进行去除。
在冶金中利用嗜金属微生物,也是我们目前对嗜金属微生物的一项利用。
还有科学家发现,嗜金属微生物很有可能与黄金的形成有关。
9 展望
学者们对于极端微生物的研究虽然起步较晚,但是极端微生物的研究发展速度是很快的,目前我们已经取得了一定的成果,展现出了极端微生物广阔的研究与应用前景。
但是极端微生物大量投入工业化生产的技术目前尚不成熟,因此,我们对于极端微生物的深入研究和如何将这些极端微生物更好地运用于工业生产,将其转化成为工程菌就具有了重要的意义。