极端环境微生物的适应机制及利用
极端环境下微生物的适应机制
极端环境下微生物的适应机制在地球上，存在着许多极端环境，比如高温、低温、高压、低压、强酸、强碱、高盐等。
在这些极端环境下，生物往往面临着极大的生存压力。
令人惊讶的是，一些微生物却能够在这些极端环境中存活并繁衍，甚至将这些极端环境作为自己的优势所在。
这些微生物是如何在极端环境中适应的呢？本文将对此进行探讨。
1. 高温环境下的微生物适应机制高温环境下，微生物需要应对高温所带来的蛋白质变性、细胞膜的液晶相结构破坏等问题。
一些高温环境下的微生物通过产生热稳定的蛋白质来应对高温蛋白质的变性，保护细胞内的酶和结构蛋白不受高温影响。
它们还通过改变细胞膜脂质成分和结构，增强细胞膜的热稳定性来适应高温环境。
以古菌为例，古菌是一类可以生存于高温环境的微生物，它们通过产生热稳定的蛋白质来抵御高温的影响。
古菌的核酸含量较高，蛋白质结构较为紧凑，能够耐受高温条件的影响。
古菌的细胞膜结构独特，富含强化细胞膜的类固醇、二酸单酰甘油酯等成分，使其在高温环境下依然能够保持细胞膜的完整性和功能。
低温环境下，微生物需要应对细胞膜的流动性减弱、蛋白质的折叠难以进行等问题。
一些低温环境下的微生物通过产生富含不饱和脂肪酸的细胞膜来增加细胞膜的流动性，使得细胞在低温环境下仍能够维持正常的生理功能。
它们还通过产生低温下可折叠的酶和蛋白质，使得细胞在低温环境下依然能够进行正常的新陈代谢活动。
以嗜盐细菌为例，嗜盐细菌是一类可以在高盐环境下生长的微生物，它们通过产生富含有机溶质的细胞内环境来应对高盐环境的影响。
嗜盐细菌可以合成并积累大量的有机溶质，比如甘油、丙三醇等，使得细胞内外的水分平衡得以保持。
嗜盐细菌的细胞膜脂质成分和细胞壁的组成也与一般细菌有所不同，这使得它们对高盐环境的耐受性更强。
极端环境下的微生物能够通过改变细胞膜的结构和成分、调控细胞内有机溶质的含量、产生特殊的酶和蛋白质等方式来适应极端环境的生存压力。
这些微生物的适应机制不仅对我们深入了解微生物的生存方式和生物多样性具有重要意义，也对我们在实际应用中利用这些微生物解决问题具有一定的启示意义。
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。
极端环境下微生物的适应机制
极端环境下微生物的适应机制极端环境是指存在于地球上最恶劣、最具挑战性的地区和条件，如深海、高温、低温、高压、高辐射、酸碱性极端等。
在这些极端环境中，微生物为了生存和繁殖，通过适应性进化发展了一系列的适应机制。
对于高温环境，一些微生物通过产生热耐受蛋白质来保护自身。
这些热耐受蛋白质具有特殊的结构和功能，可以稳定和保护微生物内部的蛋白质和酶，增强其在高温环境中的活性和稳定性。
对于低温环境，一些微生物通过改变其膜脂的组成来适应寒冷条件。
低温下，细胞膜的流动性降低，导致细胞功能受到限制。
为了克服这个问题，一些微生物增加了膜上的不饱和脂肪酸含量，使得细胞膜更加流动，从而增强了微生物在低温环境中的生存能力。
对于高压环境，一些微生物通过调节细胞内的压力来维持细胞的稳定。
这些微生物具有特殊的酶和膜蛋白，可以适应高压环境下的生长。
其中一个例子是深海微生物，它们具有高度压力适应性，可以在高压环境下繁殖，并且能够在压力减小的情况下快速适应并继续生长。
对于酸碱性极端环境，一些微生物可以通过产生酸碱中和酶来调节细胞内的pH值。
这些酶可以将酸碱性物质转化为相对中性的物质，从而维持微生物细胞内的稳定环境。
一些微生物通过形成休眠细胞或耐久体的方式适应极端环境。
当环境恶化时，微生物可以通过形成休眠细胞或耐久体，在恶劣条件下存活并等待适合的环境条件再次生长和繁殖。
微生物在极端环境下的适应机制是多样的。
它们通过改变细胞内的代谢途径、产生特殊的蛋白质和酶、调节细胞内压力和pH值等方式，提高自身的适应能力，从而在极端环境中生存和繁殖。
这些适应机制为我们了解生命的极限和生命起源提供了重要的研究方向。
极端环境中微生物的适应与生存
极端环境中微生物的适应与生存Introduction在地球上的各个角落，都存在一些极端环境，如高温、低温、高压、高盐、酸碱极端环境等。
人们往往认为这些环境对生命是致命的，然而神奇的微生物却能在这些极端环境下存活并繁衍。
本文将探讨微生物在极端环境中的适应与生存机制。
1. 高温环境中的微生物1.1 火山温泉中的热带菌火山温泉中的温度可以高达数百摄氏度，然而一些称为"热带菌"的微生物却能够在其中繁衍生存。
这些微生物通过产生特殊的热稳定酶来适应高温环境，用以保护自己的蛋白质不被变性。
此外，它们还借助细胞膜的固定结构以及DNA的高温稳定性等适应机制来生存。
1.2 深海黑烟团中的嗜热菌深海黑烟团是由于海洋热液喷口中喷出的高温矿物质与海水相结合而形成的，温度可高达300摄氏度以上。
在这种环境中，嗜热菌能够以高温为生，其适应机制主要包括生长酶和蛋白质的热稳定性升高、比表面积减小以防止蛋白质变性等。
2. 低温环境中的微生物2.1 极地冰川中的古菌极地冰川是地球上最寒冷的地方之一，它的温度常年低于零度。
在这样的环境中，一些古菌类微生物能够适应并生存下来。
它们通过调节膜脂的饱和度来保持细胞膜的流动性，并合成抗冻蛋白帮助细胞抵抗寒冷环境的影响。
2.2 海洋深层中的压力菌海洋深层的水压常常高达上百兆帕，而且温度普遍较低，然而压力菌却能够在这样的环境中存活。
它们利用良好的细胞壳结构和稳定的细胞膜来抵抗高压环境下的挤压力，并在生理代谢上进行相应调整以适应低温环境。
3. 高盐环境中的微生物3.1 盐湖中的嗜盐菌盐湖的盐度远高于海水，普通的生物很难在其中生存，然而嗜盐菌却能够适应高盐环境并茁壮成长。
它们通过积累高浓度的有机物质以维持细胞内渗透平衡，并产生抗氧化酶来抵御高盐环境中的氧化压力。
3.2 盐渍土壤中的耐盐细菌盐渍土壤的盐度较高，对于大多数植物和微生物而言都是不利的生长条件。
然而耐盐细菌通过调节细胞内钠离子浓度和维持细胞外环境的渗透性等方式来适应高盐环境，并具备一定的耐受力。
极端环境下微生物的适应机制
极端环境下微生物的适应机制极端环境是指地球上一些极端恶劣的环境条件，如高温、低温、高压、低压、强辐射、高盐、酸碱等。
在这些极端环境下，常规生物难以生存，而一些特殊的微生物却能在其中繁衍生息，并且采用了一系列适应机制来应对这些极端环境的挑战。
在极端高温或低温环境中，微生物会调节细胞膜的脂质组成以提高膜的稳定性。
高温环境下的细菌会合成更多的饱和脂肪酸，增加膜的稳定性；而低温环境下的微生物会合成更多的不饱和脂肪酸，以增加膜的流动性。
一些极端温度环境下的微生物还会产生热休克蛋白，可以缓解蛋白质的变性和降解，确保细胞内的正常代谢。
在极端高压或低压环境中，微生物会通过改变细胞壁的结构和成分来增加细胞的稳定性。
高压环境下的微生物会增加细胞壁的硬度和厚度，降低细胞内部的渗透压，以避免蛋白质和核酸的变性；而低压环境下的微生物则会减少细胞壁中的脂质含量，并通过改变细胞膜蛋白的结构来提高细胞的透气性。
在极端辐射环境中，微生物会通过修复和保护DNA来应对辐射的损伤。
微生物可以利用一些特殊的DNA修复系统来修复DNA的单链断裂、链间交联以及碱基损伤等，以维持基因组的完整性。
微生物还可以产生和积累一些具有辐射抵抗能力的物质，如放射性降解酶和抗氧化剂等，来降低辐射对细胞的损伤程度。
在极端高盐或酸碱环境中，微生物会调节细胞内外的渗透压以维持细胞的稳定性。
高盐环境下的微生物可以积累细胞内的有机溶质，如甘露醇和甘油等，来降低细胞内部的盐浓度，同时合成特殊的盐逆境蛋白，以保持细胞膜的完整性和功能。
而在酸碱环境下，微生物会通过调节细胞内外的pH值，合成有机酸和氨基化合物等来缓冲酸碱环境所造成的损伤。
微生物在面对极端环境时，通过调节细胞膜、细胞壁的结构和成分，修复和保护DNA，调节渗透压以及合成特殊的蛋白质等适应机制，来应对极端环境带来的挑战，并在这些极端环境下存活繁衍。
这些机制有助于我们深入了解微生物的多样性和生存能力，也为开发新的技术和应用提供了启示。
极端环境下微生物适应和生存机制
极端环境下微生物适应和生存机制在极端环境下，微生物的适应和生存机制可以说是一种生命奇迹。
这些环境包括深海、高山、极地、沙漠、酸碱度极高或极低的地区等。
这些微生物具有强大的适应能力，可以在这些环境中生存。
这些微生物的研究对于人类在未来的探索和科学研究中具有重要意义。
1. 深海微生物的适应和生存机制深海环境是一个极端的环境，光照非常微弱，压力和温度都非常高。
许多微生物能够在这种环境中生存，成为了深海生态系统的重要组成部分。
这些微生物主要靠化学能量来维持自身生命活动，利用硫化物和甲烷等物质进行化学合成。
例如，深海热液口附近的细菌，它们利用高温高压下的热液，同时可以利用光合作用和化学能量生存。
这些微生物的适应和生存机制主要体现在其细胞膜的结构上，如用异戊烷代替脂肪酸以帮助抵抗高温，以及利用环境中的氢化物和二氧化碳等化合物为细胞提供能量和营养。
2. 极地微生物的适应和生存机制极地环境同样是一个极端的环境，极寒的气温和冰雪覆盖，使得生长和繁殖条件十分恶劣。
但是，极地地区仍然有大量的微生物生存在此地。
这些细菌和真菌有着极强的抗寒能力。
例如，Antarctic 冻土细菌可以在极低的温度下生存，它们可以利用自己的多糖和脂肪来增加细胞膜的稳定性同时抵抗严寒，进而完成生存和繁殖。
此外，极地生态系统中的微生物还有一种奇特的物质，叫做"反冰霜蛋白"。
这种蛋白质主要是用来抵御极低温度下形成的冰晶从而保持细胞的完整性。
这种特殊的分子结构可抵御极寒，因此，他们可以在石头上和其他原料上生长、繁殖。
3. 高山微生物的适应和生存机制高海拔环境也是一种严格的极端环境，由于大气压力和氧气含量，生命在这种地区的存活变得非常困难。
然而，高山区域仍然有一些生物可以适应和生存。
这些微生物主要依靠避免缺氧和攫取氧气分子来生存。
例如，位于喜马拉雅山下的西藏拉萨医学高等专业学校的科研人员研究发现，海拔4300米的拉萨和海拔5800米左右的珠穆朗玛峰山顶上，有大量的微生物生存。
极端环境下微生物的适应机制
极端环境下微生物的适应机制极端环境指的是那些极端的生存条件下的环境，比如高温、低温、高盐度、高压力等。
在这些极端环境下，微生物需要通过一些适应机制来维持自身的生存和繁衍。
在极端环境下，微生物的适应机制包括了以下几个方面：1. 渗透调节在高盐度的极端环境中，微生物需要通过调节细胞内外离子和溶质的浓度来维持渗透压平衡。
许多极端嗜盐微生物能够积聚大量的盐分，从而在高盐环境中生存。
一些叶绿体原核生物和真核生物在高盐度环境下也能够通过调节细胞内外离子的平衡来适应高盐环境。
2. 热稳定蛋白在高温环境下，微生物需要通过产生热稳定蛋白来适应高温环境。
这些热稳定蛋白能够保护细胞内的蛋白质和核酸不受高温的损害。
一些嗜热菌和嗜热古菌能够产生大量的热稳定蛋白，从而在高温环境中生存。
4. 氧化还原调节在极端氧化还原环境中，微生物需要通过产生氧化还原酶和抗氧化酶来适应氧化还原环境。
这些酶能够帮助细胞对抗氧化应激，防止氧化损伤。
一些极端氧化还原微生物能够产生大量的氧化还原酶和抗氧化酶，从而在极端氧化还原环境中生存。
5. DNA修复系统在极端环境下，微生物的DNA会受到严重的损害，因此微生物需要通过DNA修复系统来修复受损的DNA。
一些极端环境微生物拥有高效的DNA修复系统，能够及时修复受损的DNA，从而保证细胞的正常功能。
6. 营养利用在极端环境中，微生物需要通过适应其特殊的营养条件来维持生存。
一些极端环境微生物能够利用特殊的有机物或者无机物作为能量和碳源，以维持自身的生存。
微生物在极端环境下通过调节渗透压、产生热稳定蛋白、产生压力蛋白、氧化还原调节、DNA修复系统和适应营养利用等适应机制来维持自身的生存和繁衍。
这些适应机制帮助微生物在极端环境中生存，并在一定程度上影响着极端环境生态系统的稳定和功能。
极端环境中微生物的分布和适应机制
极端环境中微生物的分布和适应机制在地球上，有各种各样的极端环境，例如极地、高原、深海、盐碱地等等。
这些环境常年处于极端的温度、压力、酸碱度、盐度等等条件下，蕴含着极为特殊的生物多样性与生态系统。
由于这些条件对大多数生物来说都是极其恶劣的，因此在极端环境中能够存在的生命形式就显得尤为珍贵。
而在这些生命形式中，微生物的角色尤为突出。
在本文中，我们将重点探讨微生物在极端环境中的分布和适应机制。
一、微生物在极端环境中的分布1. 极地环境中的微生物极地的寒冷、干燥、辐射等条件对微生物的生存都带来了极大的压力。
然而，据珊瑚岛（Antarctica）研究表明，南极洲冰盖下的土壤中，每克重约有1亿个细胞。
此外，在南极洲常年温度为零下30度以下的海水中，也能发现大约40种的浮游微生物。
这些微生物有着不同的形态和细胞特性，例如球菌、条形菌、肋骨菌、冰菌等等，因为具有不同的适应能力而能够在南极洲的极端环境中繁衍生息。
2. 高山环境中的微生物高山氧气稀薄、温度低，对微生物的生存有着极大的挑战。
山顶、冰川、雪线等都是高山中极端环境。
然而，高海拔土壤中的微生物数量相对较高，具有很高的多样性和丰富性。
例如青藏高原的黄土高原，在海拔3000米以上的地区，土壤中还能够发现细胞密度较高的紫菜藻，同时有着丰富的细菌群落分布。
3. 深海环境中的微生物深海环境黑暗、压力巨大、没有阳光、温度低等等，对于大多数生物来说都是致命的。
然而，深海存在着各种形态奇特的微生物群落，这些微生物有着很高的适应性。
最常见的深海微生物要数微生物海底火山，这些海底火山生活中的微生物群落具有很高的适应能力，能够在高温和高压的环境下生存。
二、微生物在极端环境中的适应机制1. 极端环境中的微生物基因变异微生物能够适应很多极端环境的原因之一便是基因变异。
通过突变、修饰等方式，微生物能够不断进行DNA和RNA的变异，来适应生存环境。
例如，一些极端寒冷环境中的微生物如寒冷酵母菌，它们能够通过改变细胞膜的脂肪酸成分，来保持细胞膜的可流动性，从而适应低温环境。
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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。
但是，不同的嗜热蛋白质有不同的热稳定机制没有统一的模式。
有时候，一些表面微小变化有可能增强常温蛋白的热稳定性[3]。
②DNA热稳定性提高但GC含量并不高。
一些甲烷菌中含有较高的环化2， 3 二磷酸甘油酸cDPG，可以防止DNA的化学损伤，如脱嘌呤化 ( depurination) ，但是这种物质在嗜热菌中不是广泛存在；所有超嗜热微生物编码反向旋转酶( reverse gyrase, 一种拓扑异构酶), 可将正向超螺旋引入DNA中，增加DNA的热稳定性；其它小分子蛋白如广古菌中组蛋白、泉古菌硫化叶菌Sac7d，Alba 等，对稳定DNA或RNA也起重要作用[4]。
③) 细胞被膜具有典型的革兰氏阴阳肽聚糖型细胞壁的高温菌,无法生长于80 ℃以上, 但嗜热菌如高温神袍菌( The rmotoga), 除有肽聚糖外还有由六角形排列的外膜蛋白组成的类似鞘的外层结。
又如能在110℃生长的Methanothe rmus 、fervicus 具有由蛋白表面层(PS) 或糖蛋白表面层(GPS) 组成,其中GPS有惊人的抵抗力,如Thermoo proteus 的GPS 在碱性2%SDS ,煮沸下都不被破坏,可一直保持细胞的原始形态。
1.2 应用利用嗜热菌体产生的酶，如从嗜热古细菌Thermus aquoticus 中分离出来用于PCR技术的Taq DNA 聚合酶，这一酶的应用大大促进了分子生物学的发展。
一些嗜热微生物还具有开发其他工业用酶的潜质，与通过基因工程的办法来获得耐高温的酶相比，节约了成本。
另外，嗜热微生物还可用做菌体发酵，由于高温反应的优点, 加热条件下的操作也较容易, 如用极端嗜热菌生产乙醇。
2. 嗜冷微生物一般认为嗜冷微生物( psychrophile )是指最适生长温度低于15 ℃ , 而在温度高于20-25 ℃不能生长的微生物。
耐冷微生物( psychrotroph ，或psychrotolarant )是指能够在低温甚至0 ℃下生长，但其最适生长温度高于20 ℃。
嗜冷微生物和耐冷微生物主要包括细菌、古菌、酵母菌、真菌、原生动物和microalgae 。
它们的生存环境包括海洋、冰川、土壤、人为环境等。
2.1 适应机制普遍认为，微生物(也包括其它生物)通过膜的流动性增加，减少低温对生物的伤害，适应寒冷环境。
低温诱导的膜流动性变化的可能方式：①不饱和脂肪酸含量增加; ②缩短酰基链的长度，增加脂肪酸支链的比例和减少环状脂肪酸的比例等，只有在生长的细胞中才能对链的长度进行调整，可能不是一个普遍采用的方法；; ③冷休克蛋白的产生使得冷休克基因能正常表达；④类胡罗卜素（carotenoid）组成的变化。
⑤嗜冷微生物还产生了一些嗜冷酶，嗜冷酶与常温酶相比，氨基酸组成上发生一些变化，使其在低温下仍能保持较高的催化活性[5-6]。
2.2 应用已有多种低温酶得到了纯化或克隆表达，它们主要用于以下几个方面：①在寒冷环境下污染物生物降解能力的提高可通过低温微生物特有的冷适应酶实现, 这一方法不但可使大规模的牲畜粪便厌氧耐冷分批消化成为可行, 同时也使低温下鱼类加工厂中大量油渣以及寒冷地区污染物的生物降解都成为可能[7]②冷活性酶可在食品低温加工过程中起重要作用例如Brechley 发现冷活性, β-半乳糖苷酸可用于降解奶制品中乳糖含量, 使许多对乳糖敏感的人能饮用。
③低温微生物具备抗冻融能力, 若能弄清其生理及分子机制,提取出有用的相关基因及产物, 将会在基础研究和开发利用如动植物抗冻医用疫苗、食品保鲜及低温发酵等方面带来好处。
3. 嗜酸微生物嗜酸微生物指能在pH 1.0 ～ 5.0 的环境中生长，但在pH5.5 以上则不能生长的一类微生物。
又可分为极端嗜酸微生物（最适生长pH<3）和中度嗜酸微生物（最适生长pH 3-5 ）。
它们的生存环境主要包括热泉、海底热液口、矿堆、人或动物胃等。
3.1 适应机制嗜酸微生物能在酸性环境中能够生存主要是它们可以维持胞内pH保持中性。
保持中性的解释有三种，即“泵说” 、“ 屏蔽说”、“道南平衡说” 。
“屏蔽说”认为，细胞质膜是两种环境的渗透屏蔽物，使外部H+ 和OH－都不能进入细胞内，进而维持胞内pH 近中性；“ 泵说”认为，嗜酸微生物中存在H+/ K+（ Na+）反向转运功能的特殊蛋白，以维持细胞内环境接近中性，并保护易受酸破坏的组分；“平衡说”认为，细胞质膜存在高分子电解质，并形成所谓的Donnan 电位（这种电位与正常的膜电位的电场方向相反，存在于细胞膜中）以阻碍过量的H+ 进入膜内，从而维持膜内的中性状态研究发现，即使终止呼吸和能量代谢，细胞内仍保持着中性。
因此，“泵说”和“平衡说”对细胞内呈中性的解释仍存在着缺陷，而屏蔽说解释其适应机理较为适宜。
3.2 应用适酸菌( 尤其是无机自养型细菌) 在低品位矿生物沥滤回收贵重金属,原煤脱硫及环保等方面有巨大应用价值。
如嗜热嗜酸菌( 如硫化菌) 既能脱除煤中无机硫也能脱除有机硫. 嗜酸硫杆菌还可以用来处理含硫废气、改良土壤[8]。
4. 嗜碱微生物一般把最适生长pH 在9.0 以上的微生物称嗜碱微生物( Alkaliphiles )，其所耐pH 高达10 ～12 。
耐碱微生物是指能够在pH9.0 以上的环境条件下生长或生存、但最佳生长条件是中性或偏酸性环境。
4.1 适应机制嗜碱微生碱的适应机制主要包括：①钠离子－质泵反向运输是嗜碱菌细胞质碱化的基本原因，为了使其发挥作用，需要胞内有足够的钠离子，钠离子的跨膜循环是必要的; ②相关嗜碱菌钠离子/ 氢离子反向运输的基因已经从嗜碱菌BaciiiusC- i25 中得到了克隆；③细胞外膜是胞内中性环境和胞外碱性环境的分隔；④嗜碱微生物碱性酶在高pH 下稳定，嗜碱菌的细胞壁含有酸性多聚物，带负电荷，降低了细胞表面的pH，细胞膜利用Na+/H+ 反向载体系统运输Na+，而K+/H+反向载体和ATP 酶驱运了H+排出质膜，也可以维持胞内pH的稳定性; ⑤嗜碱微生物可产生大量的碱性菌，为嗜碱微生物的生存提供了条件⑥嗜碱微生物细胞壁中含有酸性多聚体物质：半乳糖醛酸,葡(萄)糖酸,谷氨酸,天冬氨酸和磷酸等，它们使细胞表面带负电荷，吸收钠离子和质子，抵抗OH- 。
4.2 应用1958, Horikoshi 首次报道Bacillus circulans 可裂解米曲霉Aspergillus oryzae 细胞；1971，Horikoshi 首次报道利用嗜碱微生物生产碱性蛋白酶和碱性淀粉酶；之后多种嗜碱微生物从环境中分离出来；碱性蛋白酶、碱性淀粉酶、碱性纤维素酶和碱性木聚糖酶已在工业上大规模应用。
5. 嗜盐微生物可分为嗜盐型(extremelalophoto) 和耐盐型(me-halotolerant) 前者一类在一定浓度盐中可正常生长, 且高浓度盐是生长必需条件的微生物；后者是一类能耐受一定浓度盐溶液但在无盐条件下也可正常生长的微生物。
高盐环境包括海洋高盐环境、内陆湖泊、南极湖泊、动物皮毛表面、腌制食品等。
5.1 适应机制嗜盐微生物在适应机理上有多种。
主要包括①依赖光驱动的离子泵吸收大量的钾离子，这类微生物适应性较差。
②细胞内的蛋白质为酸性，多数以以保K+离子作为辅助因子，并以K+持稳定，这类微生物为数较少。
③多数微生物体内产生简单、不带电荷或两性的有机溶质，从细胞内排除离子。
④细胞壁上的糖蛋白含有较高比例的酸性氨基酸，它们需要大量Na+来保持稳定。
5.2 应用利用嗜盐菌菌体发酵,可生产离聚化合物. 如聚羟基丁酸( PHB) 可用于可降解生物材料的开发, 又可生产食用蛋白、添加剂、表面活性剂等。
另外，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。
嗜盐菌还可用于高盐污水的处理[10]。
6. 嗜压微生物Horikoshii 等将嗜压微生物定义为在大于40 Mpa下呈现最适生长的微生物；耐压微生物是指在小于40 Mpa 大气压下呈现最佳生长、在正常大气压(0.1 MPa) 下能够很好生长的微生物。
耐压微生物又称中等嗜压微生物。
Bartlett [11]定义嗜压微生物为呈现最适繁殖速率的压力大于0.1 MPa的微生物，而将超嗜压微生物定义为大于60MPa下，呈现最快生长的微生物。
嗜压微生物研究最少, 嗜压机理目前仍不十分清楚；对压力变化的调节，对所有生物都很重要。
理论上，研究嗜压微生物研究可能对了解生命的起源有帮助；可能在高压生物反应器中发生作用；对了解其它生物对压力的调节可能启示作用。