極端環(huán)境下的微生物

極端環(huán)境下的微生物極端環(huán)境：是指環(huán)境中存在的某些特有的物理和化學(xué)條件，包括高溫、低溫、強酸、強堿、高鹽、高壓、高輻射等。極端微生物：是指適合在極端環(huán)境中生活的微生物，包括嗜熱菌、嗜鹽菌、嗜堿菌、嗜酸菌、嗜壓菌、嗜冷菌、抗輻射微生物等。嗜熱菌：又稱高溫細(xì)菌、嗜熱微生物。它是一類生活在高溫環(huán)境中的微生物，如火山口及其周圍區(qū)域、溫泉、工廠高溫廢水排放區(qū)等。

嗜熱菌可劃分為3類：（1）兼性嗜熱菌：最高生長溫度在40～50℃之間，但最適生長溫度仍在中溫范圍內(nèi)，故又稱為耐熱菌。（2）專性嗜熱菌：最適生長溫度在40℃以上，40℃以下則生長很差，甚至不能生長。（3）極端嗜熱菌：最適生長溫度在65℃以上，最低生長溫度在40℃以上。

在55°C或以上的生長的微生物都叫嗜熱菌。不同類群微生物生長的最高溫度微生物類群生長的最高溫度°C原生動物≤65藻≤60真菌≤62藍(lán)細(xì)菌≤73光合細(xì)菌≤73化能自養(yǎng)菌≤90異養(yǎng)菌≤90嗜熱微生物包括藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌、芽孢桿菌、乳酸菌、甲烷菌、甲基營養(yǎng)菌、硫氧化菌、硫還原菌、假單胞菌、放線菌、原生動物、藻和真菌等。水生嗜熱桿菌正常生長在55°C左右耐熱可至75~80°C孢子可在PH6.1的溶液中沸煮24小時而不失活性。當(dāng)溫度超過80°C時，環(huán)境中存在的細(xì)菌主要為古細(xì)菌。絕對厭氧的產(chǎn)甲烷菌坎氏甲烷嗜高熱菌從海底熱火山口分離得到的，它生長最低溫是84°C，最適溫度98°C，在110°C下也能生長。morningglorypool溫泉水溫在85°C時，泉內(nèi)藻類為白色；82°C為肉紅色；74°C淺黃色；68°為黃綠色。熱變形菌，生長溫度為70-97°C。在富硫的溫泉及其他熱的水環(huán)境中找到。應(yīng)用：1、嗜熱菌可用于細(xì)菌浸礦、石油及煤炭的脫硫。2、利用嗜熱菌對廢水廢料進(jìn)行厭氧處理，可提高反應(yīng)速度，消滅污水污物中的病原微生物。3、發(fā)酵工業(yè)中，可以利用其耐高溫的特性，提高反應(yīng)溫度，增大反應(yīng)速度，減少中溫型雜菌污染的機會，極端嗜熱菌生產(chǎn)乙醇。4、嗜熱菌可用于生產(chǎn)多種酶制劑，例如纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、菊糖酶等

嗜冷菌：0°C以下或3-20°C能生長生存在極地、深海、寒冷水體、冷凍土壤等低溫環(huán)境。主要有針絲藻、粘球藻、假單胞菌等。紅血現(xiàn)象：嗜冷水藻血藻herminiimonasglaciei菌這是在冰川下方2英里處的冰層中發(fā)現(xiàn)的，它是迄今為止的體積最小的微生物。嗜冷菌：主要是細(xì)菌（嗜纖維菌，短桿菌，弧菌：酵母菌：古細(xì)菌嗜冷菌絕大多數(shù)是G-菌耐冷菌：芽孢桿菌，節(jié)桿菌，假單胞菌低溫環(huán)境中的微生物低溫環(huán)境微生物生長或生存環(huán)境高空芽孢桿菌0丁香假單胞菌-2南極上空節(jié)桿菌，短桿菌冰川，山洞節(jié)桿菌，假單胞菌，黃桿菌-5~18低溫湖泊假單胞菌，黃桿菌，弧菌長期凍結(jié)的湖泊噬纖維菌地球兩極的土壤固氮菌在1°C下的固態(tài)氮芽孢桿菌，微球菌-7南極東方湖3593米處冰芯中分離到的活細(xì)菌。高溫對嗜冷菌的影響：1、溫度升高，細(xì)胞膜失去吸收外界營養(yǎng)物功能2、低溫下，低溫微生物吸收和氧化外源葡萄糖的能力最強，溫度升高能力下降。3、代謝速率減慢，活性酶失活4、抑制蛋白質(zhì)的合成5、破壞核糖體的結(jié)構(gòu)和功能。應(yīng)用：1、抗凍基因的獲取與應(yīng)用2、食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用3、對受污染環(huán)境原位清潔作用4、洗衣粉中低溫酶的開發(fā)5、食品儲藏

嗜酸菌：生長在酸性環(huán)境中的微生物，是一種能在低pH條件下生長和繁殖的極端環(huán)境微生物

能生活在廢煤堆及其排出的水、酸性溫泉、廢銅礦、酸性土壤嗜酸菌主要包括自養(yǎng)嗜酸菌和異養(yǎng)嗜酸菌。氧化硫硫桿菌在pH值低于0.5的環(huán)境中仍能存活專性自養(yǎng)嗜酸的氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）能氧化硫和鐵，并產(chǎn)生硫酸

嗜酸硫桿菌的煎蛋形菌落能在濃度為10％以上的硫酸中生長，它是迄今發(fā)現(xiàn)的抗酸能力最強的微生物

應(yīng)用：1、在生物冶金過程中浸出金屬硫化礦物以及煤炭脫硫

2、人們對利用生物浸出法實現(xiàn)煤和煙道氣的脫硫及污泥中重金屬的去除嗜堿菌：最適生長在PH在8以上，通常為9~10的微生物。多數(shù)生活在鹽堿湖或堿湖、堿池中。嗜堿菌種類繁多，包括細(xì)菌、真菌、古菌，常見的主要有芽孢桿菌屬，鏈霉菌屬，微球菌屬，假單胞菌屬，酵母。嗜堿菌包括好氧嗜堿菌和厭氧嗜堿菌兩個生理類群。厭氧嗜堿菌中，有些同時是是熱的，如霍氏厭氧分支狀菌，嗜熱熱球菌，爭論梭菌等。適應(yīng)機制：嗜堿菌的生活環(huán)境為堿性而細(xì)胞內(nèi)卻是中性，這種適應(yīng)主要取決于細(xì)胞壁所起的屏障作用和細(xì)胞膜對PH調(diào)節(jié)作用。應(yīng)用：1、一種嗜堿金屬還原細(xì)菌可修復(fù)被金屬污染的堿性環(huán)境。2、從堿性富砷的鹽湖中分離出可轉(zhuǎn)化的還原嗜堿菌，它可作為電子受體，改變砷的價態(tài)，來改變它在環(huán)境中的分布，以及砷對其他微生物的毒性影響。嗜壓菌：生存在深海、深油井和地下煤礦等，能在這里生存的的微生物。就深海來說（1）耐壓菌，在1.013X10*5~4.053 X10*7Pa都能生長，超過5.066X10*7Pa不生長（2）嗜壓菌，在4.053X10*7Pa最適生長（3）極端嗜壓菌，不能在低于4.053X10*7Pa壓力下生長。嗜壓硫酸還原菌，積極的參與了海洋沉積物中硫酸鹽的還原作用，促進(jìn)了硫元素的循環(huán)。適應(yīng)機制：嗜壓菌有一組能調(diào)節(jié)壓力影響的基因，通過它們減少某些蛋白質(zhì)的產(chǎn)生率，以便在壓力增加的情況下減少膜的通道，從而阻止體內(nèi)的糖和其他營養(yǎng)成分?jǐn)U散體外。應(yīng)用：1、嗜壓菌在揭示海洋環(huán)境變遷和元素的地球化學(xué)循環(huán)中其重要作用。2、油井下產(chǎn)氣增壓和降低原油粘度，借以提高采收率。

嗜鹽菌：生存在高濃度鹽分的環(huán)境中的微生物如美國的猶他大鹽湖（鹽度為2.2%）、死海（2.5%）、里海（1.7%）、海灣和沿海的礁石池塘等。在這些環(huán)境中仍然存在抗高滲透壓微生物。（1）抗鹽微生物，最適生長鹽濃度低于0.3mol/LNaCl,可生長的鹽濃度小于1mol/LNaCl，主要為腸道細(xì)菌和各種微藻，如伸長鹽單胞菌，綠色杜氏藻。（2）中度嗜鹽微生物，最適生長鹽濃度在0.5-2.5mol/LNaCl,可在鹽濃度0.1-4.5mol/LNaCl，主要包括某些真菌、藍(lán)細(xì)菌和微藻，如鹽擬桿菌和芽孢鹽桿菌等（3）極端嗜鹽微生物，最適生長鹽濃度3.0-5.0mol/LNaCl,可生長在1.5-5.0mol/LNaCl，主要有鹽桿菌和鹽球菌，他們屬于古細(xì)菌。適應(yīng)機制：主要通過細(xì)胞合成甘油來抵御高滲透壓，當(dāng)周圍環(huán)境中的鹽濃度增大時，細(xì)胞體積縮小，刺激細(xì)胞內(nèi)甘油合成，甘油濃度的增加可排除鹽離子，維持細(xì)胞繼續(xù)生長。應(yīng)用：1、嗜鹽菌能修復(fù)人體細(xì)胞DNA受輻射的損傷。激活并增強修復(fù)能力。2、處理含鹽有機工業(yè)廢水?？馆椛湮⑸铮壕哂休^強的抗輻射機制并能受可見光，紫外線，X射線和r射線的輻射而很好的生存的微生物。人們已從以殺菌為目的進(jìn)