极端环境微生物分析.ppt

第十七章 极端环境微生物;在高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压或高辐射、低营养等环境中，大部分微生物都不适宜生存，仍然有少数的微生物在顽强地生活着，这类微生物被称为极端环境微生物或极端微生物。;一、极端环境的生境特征;2．低温生境 地球的南北极地区、冰窖、终年积雪的高山、深海和冻土地区均为低温生境。 3．高酸生境 指pH 5以下的生境。 4. 高碱生境 一般指pH 9以上的生境。;5．高盐生境 指含2％以上至接近饱和浓度NaCl的生境。 6．高压生境 在海洋深处以及深油井中还分布着一些嗜压微生物，压力达一千多个大气压，在常压下它们却是不能生存的。 7.高辐射生境;二、极端环境微生物的来源、种类及卫生学意义;在美国黄石公园的温泉中存在一种嗜热的古细菌;(2)嗜热微生物的种类和特点 ;(3) 嗜热微生物的耐热机制 酶和蛋白质有更强的耐热性 细胞膜中饱和脂肪酸含量高，更易形成疏水键，以确保在高温下膜的稳定性和正常生理功能 能产生多胺、热亚胺及高温精胺，以稳定核糖体等以及保护蛋白质大分子免受高温破坏 其核酸有热稳定性的结构 生长速率快，合成大分子迅速，能及时弥补高温对大分子的破坏 ; 生长速率高，代谢作用强； 产物/细胞重量之比值较高； 高温下具有竞争优势，在发酵生产中可防止杂菌污染； 所含耐高温酶有重要的生产潜力和应用前景； 乙醇等代谢产物容易收得； 发酵过程不需冷却，可省去深井水消耗。;(5)嗜热微生物的应用;2.嗜冷微生物 Psychrophiles;嗜冷微生物; 格陵兰冰川下沉睡12万年细菌;(3) 嗜冷微生物生存机制 细胞膜内含有大量的不饱和脂肪酸，且其 含量会随温度的降低而增加，从而保证了膜在低温下的流动性，有利于营养物质的吸收和代谢产物的分泌，因此能在低温条件下进行生命活动。;(4)嗜冷微生物的应用 低温酶制剂；低温食品腐败 ; 3.嗜酸微生物;(2)类群： 主要是一些真细菌和古生菌如硫细菌属、硫化叶菌属、热原体属等。 (3)分布： 酸性矿水、酸性热泉和酸性土壤等处。 ;1995年分离到的一株古生菌（picrophils）， 能在pH值为0的条件下生长 ;Ferroplasma acidophilum（铁原体属嗜酸菌）;;(4) 嗜酸机制 细胞内pH值接近中性；酶最适pH值中性；壁膜排阻H+。 (5)嗜酸微生物的应用 金属的湿法冶炼；煤脱硫 ;4.嗜碱微生物 能专性生活在pH值10～11碱性条件下而不能生活在中性条件下的微生物。它们多数为芽孢杆菌属。 ;(2)分布 碱性盐湖、碳酸盐含量高的土壤中 (4)嗜碱微生物的应用 酶的开发：蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶，洗涤剂 ;5.嗜盐微生物 必须在高嗜盐微生物盐浓度下才能生长的微生物 ;(2)种类： 低度嗜盐菌（3% NaCl） 中度嗜盐菌（3%-13% NaCl） 极度嗜盐菌 （12%- 30% NaCl） (3)分布： 晒盐场、腌制海产品、盐湖和死海 ;(4)耐盐机制 嗜盐菌体内含紫膜，紫膜的主要成分是一种以紫色的视黄醛为辅基的细菌视紫红质，它既起一个质子泵的作用，同时又起排盐作用，可为嗜盐菌在高盐环境下建立跨膜的Na+电化学梯度，并由此而完成一系列的生理生化功能 ;6.嗜压微生物 必须生活在高静水压的条件下 分布在深海底部和深油井等少数地方 ;1979年在深海火山口富含营养物质的边缘发现的细菌除了承受足以将潜艇压成薄煎饼的大气压外，还经受住超过水沸点的高温考验。外观扁平，好似一个不规则的盘??，它们在中空管状结构“套管”— 结构上具极强的抗热能力中积聚。 ;7.抗辐射微生物 对辐射具有较强抗性的微生物;Halobacterium NRC-1细菌;第三节 极端环境微生物污染的预防与控制;第四节 极端环境微生物的应用前景;极端微生物的酶和代谢产物已成为生物技术创新的源泉 嗜盐古菌的质子泵“紫膜”蛋白，已成为目前光电响应元件和生物信息贮存领域最具开发前景的生物纳米材料 极端嗜盐菌的PHA是合成生物可降解塑料的前体，将成为用于降低环境白色污染的有效途径 ;;;;;;细胞膜上的紫膜/视紫质（BR）有排盐作用，为海水淡化开辟了一条新思路。 紫膜是一种简单而精巧的光能转换器，吸收570nm处的绿色光谱。构像可改变，基态B,中间态K、L、M、N、O(PQ)，构像改变可导致电荷分离，可产生电信号，可用于机器人的人工视觉。 ;