3.1极端自然环境中的微生物1
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。
极端环境微生物分布特点分析
极端环境微生物分布特点分析概述极端环境是指地球上那些极端温度、压力、酸碱度、盐度、辐射等条件下存在的生态环境。
在这些条件下，生命的存在一直是科学家们关注的热门话题。
微生物是地球上最古老、最广泛分布的生物形式之一，而在极端环境中，微生物不仅能够生存，而且可以发挥重要的生态功能。
介绍极端环境中的微生物主要包括嗜热微生物、嗜寒微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、高盐微生物和辐射耐受微生物等。
它们的分布特点与环境条件密切相关，下面将对这些极端环境微生物的分布特点进行详细分析。
1. 嗜热微生物嗜热微生物是在高温环境下生存和繁殖的微生物，最适生长温度通常超过60℃。
它们广泛存在于地球上的热泉、温泉、地热能发电站等环境中。
这些微生物能够适应极端高温的环境，其细胞结构和酶系统都具有一定的热稳定性，使其能够正常生活和繁殖。
嗜热微生物的发现为人们理解地球上生命起源和生物多样性的形成提供了重要线索。
2. 嗜寒微生物嗜寒微生物是在极寒环境下生存的微生物。
这些微生物存在于冰川、南极、北极等极地区域中。
嗜寒微生物能够通过调节细胞膜的构成和蛋白质结构来适应低温环境。
它们在极寒条件下仍能维持正常的生物代谢活动，具有适应极端环境的独特性。
3. 嗜酸微生物嗜酸微生物是在酸性环境中繁殖的微生物。
它们广泛存在于酸性湖泊、矿山尾矿水和酸性土壤中。
嗜酸微生物能够使用特殊的酶系统来适应酸性环境，其细胞膜和细胞壁具有特殊结构，使其能够在酸性环境中生存和繁殖。
4. 嗜碱微生物嗜碱微生物是在高碱性环境中分布的微生物。
它们主要存在于高碱湖泊、碱性土壤和碱性废水等环境中。
嗜碱微生物能够通过调节膜蛋白的组成，使其具有碱性稳定性，从而适应高碱性环境。
研究发现，一些嗜碱微生物甚至可以在pH值超过12的条件下生存。
5. 高盐微生物高盐微生物是适应高盐环境的微生物。
它们主要存在于盐湖、海盐沼泽和海水中。
高盐微生物具有高度耐盐能力，其细胞具有特殊的氨基酸和脂肪酸组成，藉此来调节渗透压和维持稳定的内部环境。
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。
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。
极端环境下的微生物
《微生物的秘密世界》
用特殊的压力容器所作的研究表明， 嗜压细菌存在于深海鱼类的内脏中。
深海不仅高压且低温，所以存在于 深海的菌嗜压并嗜冷，为极端嗜压嗜冷 菌。其最适生长温度为2℃，高于10℃ 即将丧失大部分活性。
已知嗜压的细菌还有微球菌属、芽 孢杆菌属、弧菌属、螺菌属等的种类， 但上述种类也可以在普遍大气压条件下 生长。此外，还发现有嗜压的酵母菌。
（四）嗜压微生物的耐高压机理
耐高压或嗜高压微生物的耐高压机理
尚不清楚。但一般高压并不是杀死微生物， 压力只不过是能影响微生物的生理机能和 生物化学反应的速度。在高压下，蛋白质 合成以及细胞膜的运输功能等速度减慢， 致使极端嗜压菌的生长速度缓慢。
增加压力会降低酶与底物结合的能力，
为使细胞内所受的压力减至最小，极端嗜 压菌的酶将其蛋白质分子进行折叠。
能生长。这些专性嗜压菌虽然对高压环境能产生 相对的适应性，但是生长极为缓慢。例如，在3℃、 1000atm气压下培养假单胞菌，其延滞期大约为 4个月，增代时间为33天，一年后才达到静止期， 生长速率仅相当于常压微生物生长速率的1／ 1000。
（二）耐压微生物
最适生长压力为正常压力，但能耐 Байду номын сангаас高压的微生物被称为耐压微生物。
耐压微生物可以在400atm下生长， 它们在1atm和400atm下生长的速度几乎 相等，但代谢速度在1atm时比400atm时 快。耐压菌在500atm以上就不能生长。 (1atm=101.325kPa,上同）
（三）嗜压微生物的分布
海洋深处和海底沉积物平均水压超过 400标准大气压（4.05×10^7Pa）。从深海 底部1000标准大气压处（1.01×10^8Pa）， 分离到嗜压菌pseudomonas bathycetes， 从油井深部约400标准大气压下，分离到嗜 压耐热的硫酸盐还原菌。
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一、高温环境中的微生物
一般嗜热菌可以分为三类：
① 专性嗜热菌：最适生长温度在65℃ -70℃之间，当 生长温度低于35℃时，生长便停止。 ② 兼性嗜热菌（耐热菌）：生长温度范围介于嗜热菌和 嗜中温菌生长温度（13℃ -45℃ ）之间，其最适生 长温度在55℃ -65℃之间。 ③ 抗热菌：最适生长温度在20℃ ～50℃之间，但也能 在室温下生长。
一、高温环境中的微生物
嗜热微生物（thermophilic microorganisms） 包括蓝细菌、光合细菌、芽孢杆菌、乳酸菌、 甲烷菌、甲基营养菌、硫氧化菌、硫还原菌、 假单胞菌、放线菌、原生动物、藻和真菌等。
地热泉
不同类群微生物生长的最高温度 微生物类群 生长的最高温度（ ℃ ） ≤65 原生动物 ≤60 藻 ≤62 真菌 ≤73 蓝细菌 ≤73 光合细菌 ≤90 化能自养菌 ≤90 异养菌
0～5℃可生长繁殖， 最适生长温度可达20℃以上的微生物
嗜冷微生物（psychrophiles）
嗜中温微生物（mesophilies）
13～45℃下能生长的微生物
2、微生物种类
嗜冷菌：噬纤维菌，短杆菌，弧菌(对高温敏 感，分布范围窄)
耐冷菌：芽孢杆菌，节杆菌，假单胞菌
嗜冷菌绝大多数是G-菌
对细胞基因调控和RNA合成的影响
温度升高，嗜冷菌中阻遏蛋白能更加紧 密于DNA结合，阻碍酶的形成 温度升高，嗜冷菌和耐冷菌RNA合成停 止 温度升高，耐冷菌Micrococcus cryophilus中蛋白质和DNA含量不变，但由 于RNA酶失活而导致RNA含量下降
二、低温微生物适应低温的分子机理
42万年的南极东方湖（Lake Vostok） 3593m处 的冰芯中分离到的活细菌。
分离自淡水湖及海湾水中的耐冷细菌群 细菌群 Azotobacter sp. 反硝化菌 蛋白质分解菌 海水 + + + 淡水 + + +
紫色非硫细菌
绿色硫细菌
+
+
+
+
硫酸盐还原菌
硫氧化菌 纤维分解菌
+
+ +
+
+
在低温下生长的微生物还有酵母、真菌
抗低营养浓度和高浓度重金属离子的微生物，这些微
生物具有一般微生物所没有的特殊生理和遗传功能。
研究极端环境中微生物的意义
研究其强而稳定的特殊结构、机能和遗传基因以及应答因子， 对阐明物种起源、生物进化具有重要意义。
研究其生理生化特性，可用于量度地球上生命生存的理化极
限，对探索宇宙星球上的生物有参考价值； 可探索出新的生理途径，生产新酶和新的生物制剂，使用于 特殊环境条件，如煤脱硫、冶炼金属、处理有毒废水、高压深 油井探矿、纤维素高温发酵酒精等。
胰蛋白酶 -半乳糖苷酶 柠檬酸合成酶
Colwellia-like strain Colwellia-like strain 南极细菌DS23R
12℃ 15℃ 31℃
丙氨酸消旋酶
脂酶
Bacillus sp.
Pseudomonas sp.
0℃酶活较高， 食品储藏、抗 35℃失活 菌剂 25-35℃ 食品、去污、 化妆品、医药
1.通过信号传导使低温微生物适应低温环境
P21-22
膜蛋白的磷酸化、去磷酸化反应来感应温度变化
耐冷菌Pseudomonas syringae脂多糖和膜蛋白的磷 酸化和去磷酸化反应和温度变化有关
2.调整细胞膜脂类的组成维持膜的流动性、通
透性，保证膜的正常生理功能
增加不饱和脂肪酸比例，使细胞膜脂类处于流动 状态，保持物质转运能力和酶活力（电子传递） （增加不饱和脂肪酸的组入，增加不饱和脂肪 酸的合成） 缩短脂肪酸链的长度，增加脂肪酸支链的比例， 减少环状脂肪酸的比例等 （有利于膜脂熔点的降低并在低温下保持液晶态） 脂含量升高、膜面积增大 （有利于提高菌体细胞对营养物质的吸收能力）
40～68 40～68
35～78
厌氧菌 在厌氧下降解纤维素
在厌氧条件产生乙醇
Thermus: 正常生长在55℃左右，耐热可至 75～80℃，其孢子可在pH6.1的溶液中沸煮24 小时而不失活
水生嗜热杆菌 (Thermus aquaticus)
从海底的热火山口分离得
到的坎氏甲烷嗜高热菌生长 最低温度是84℃，最适温度 是98℃，在110℃下也能生 长（高于水的沸点）。
嗜冷菌中蛋白质以单体和多聚体的形式存在（Vibrio中
异柠檬酸脱氢酶的单体比二聚体对热敏感）
4.低温微生物通过产生冷冲击蛋白（cold
shock protein）适应低温环境
当生长温度从21℃降到5℃时，嗜冷酵母 能在12 h内合成26种冷冲击蛋白。
三、低温微生物的潜在应用
应对全球变化可能对人类的危害
食品发酵工业中的应用 低温发酵生产风味食品，节约能源并减少中温菌污染 从低温微生物中得到脂酶、蛋白酶和－半乳糖肝酶在 食品工业和洗涤添加剂中应用 洗衣粉中低温酶开发
7. 低温微生物活性物质的潜在应用 ——环境保护、医药、食品、日化等领域 1)多不饱和脂肪酸（Ployunsaturated Fatty
某些低温环境中的微生物
低温环境 高空 微生物 芽孢杆菌 丁香假单胞菌 南极上空 冰川，山洞 低温湖泊 节杆菌，短杆菌 节杆菌，假单胞菌，黄杆菌 -5℃-18℃ 假单胞菌，弧菌，黄杆菌， 不动杆菌和各种粘细菌 生长或生存温度 0℃ -2 ℃
长期冻结的湖泊 噬纤维菌 地球两极的土壤 固氮菌 芽孢杆菌，微球菌 在1℃下固氮 -7 ℃
说明
嗜酸热硫化叶菌 Sulfolobus acidocaldarius Thermothrix thioparus
Desulfovibrio thermophilus Methanococcus jannaschii 抗高压嗜热菌 Pyrodictium brockii
生长温度（℃） 说明
专性嗜热菌 Bacillus searothermophilis B. acidocaldarius
Thermus adaticus Thermononasspora chromogena Mastigocladus laminosus Synechococcus lividus Mathanobacterium thermoautotrophicum
和藻。
嗜冷菌——雪藻
高温对嗜冷菌的影响
P20-21
对物质运输的影响 低温下，低温微生物吸收和氧化外源葡 萄糖的能力最强，温度升高，能力下降 温度升高，细胞膜失去吸收外界环境营 养物功能
对代谢速率和呼吸酶的影响
嗜冷菌的呼吸酶对温度敏感，高于20 度便失活，这是为什么嗜冷菌必须在低温 下生长的原因之一。
热网菌属（Pyrodictium），最低生长温度是82℃， 最适温度是105℃，最高生长温度是110℃。
隐蔽热网（Pyrodictium occultum）
多数嗜热生物属於古菌，很多嗜热生物也可以抵抗其它极端环境， 如高酸度或辐射强度。
微生物
酸热菌
生长温度 （℃） 50~90
55～85 50～85 50～95
第三节
第四节 第五节 第六节 第七节
酸性环境中的微生物
强碱环境中的微生物 高盐环境中的微生物 高压环境中的微生物 高辐射环境中的微生物
极端自然环境
指存在有某些特有物理和化学条件以及某些 特有微生物的自然环境。
特有的物化条件
高低温，强酸碱，高压， 高盐，干燥，辐射，低营养等
特有的微生物 嗜冷菌(Psychrophiles)，嗜高温菌(Termophiles)，嗜 盐菌(Halophiles)、嗜压菌(Barophiles)、嗜酸菌 (Acidophiles)、嗜碱菌(Alkophiles)以及抗辐射、干燥、
第一节 低温环境中的微生物
一、低温环境中的微生物
1、低温环境
长期低温：深海，地球两 极的土壤，冰川和高空 短期低温：大多数地区的 冬季期间
（红雪现象：嗜寒水藻）
低 0℃以下或3～20℃能生长的微生物， 温 最适生长温度不超过15℃， 微 最高生长温度不超过20℃。 生 物 耐冷菌（psychrotrophs）
Acids, PUFAs）
2)抗紫外线物质
3)抗菌、抗肿瘤物质
4)低温酶
一株南极稀有放线菌的发酵液中分离到具有抗肿瘤 活性的物质G905A，经鉴定其结构与肿瘤抗生素 sandramycin相同。
酶种类 蛋白酶
已被研究的微生物低温酶类 来源菌株 酶的最适反应 温度 假单胞菌 20℃
主要应用范围 去污、食品、 皮革、纺织、 分子生物学 医药、去污、 食品 乳品工业 生物转化
生长在5℃的南极好氧菌，细胞脂质总脂肪酸中棕榈油 酸、油酸等不饱和脂肪酸的含量超过90％。
3.低温微生物的蛋白质和蛋白质合成
嗜冷菌合成大量的低温酶类，弥补因低温导致的反应速
率下降的问题； 嗜冷菌合成产生不同类型的低温酶类（同功酶），在一 定范围的不同温度下始终保持代谢活力,维持生命现象。 低温酶在低温下具有高催化率和高柔顺分子构象。
冰箱中低温微生物的生长对食品防腐的挑战 葡萄球菌在低温下产生毒素；链球菌可在冷牛 奶中产酸;变形杆菌在低温下引起鸡蛋变黑
为研究生物的进化提供材料 为古气候的重建提供信息 为探索诸如火星等外星生命存在的可能性提 供线索
低温微生物对受污染环境的原位清洁作用 泄漏于土壤、海洋中的原油、废弃物等的生物降解 耐冷菌能矿化甲苯等多种污染物 抗冻基因的获取与应用 植物病原菌假单胞菌在零下3－5度通过产生冰核蛋白 在叶子上形成冰晶引起植物冻害，基因敲除与植物抗冻
30~60
L-乳酸的产生菌 在55℃以上可以产生抗生素 在48℃下可以发酵的酵母菌 酵母菌 从堆肥中得到的真菌 从土壤中得到的真菌