極端微生物的研究以及應(yīng)用論文

　　極端微生物是最適合生活在極端環(huán)境中的微生物的總稱。科學家們相信，極端微生物是這個星球留給人類獨特的生物資源和極其珍貴的科研素材。我國對極端環(huán)境微生物的研究已有二十余年的歷史，中科院微生物研究所青年科學家向華研究員主持的國家863項目“海洋極端嗜鹽古菌遺傳操作系統(tǒng)的構(gòu)建”，就是目前我國極端微生物研究的重要課題之一。以下是學習啦小編今天為大家精心準備的：極端微生物的研究以及應(yīng)用相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!

　　極端微生物的研究以及應(yīng)用全文如下：

　　在自然界中,存在著一些絕大多數(shù)生物都無法生存的極端環(huán)境,諸如高溫、低溫、高酸、高堿、高鹽、高毒、高滲、高壓、干旱或高輻射強度等環(huán)境。凡依賴于這些極端環(huán)境才能正常生長繁殖的微生物,稱為嗜極菌或極端微生物。由于它們在細胞內(nèi)造、生理、生化、遺傳和種系進化上的突出特性,不僅在基礎(chǔ)理論研究上有著重要的意義,而且在實際應(yīng)用上有著巨大的潛力[1]。

　　1 嗜熱微生物

　　1.1 嗜熱微生物的定義及分布

　　嗜熱微生物也被稱為嗜熱菌或者高溫菌。嗜熱微生物主要分布于溫泉、堆肥、煤堆、有機物堆、強烈太陽輻射加熱的地面、地熱區(qū)土壤以及陸地和海底火山口等高溫環(huán)境[2]。

　　1.2 嗜熱微生物的分類

　　嗜熱微生物分為耐熱菌、兼性嗜熱菌、專性嗜熱菌、極端嗜熱菌、超嗜熱菌,根據(jù)嗜熱微生物對高溫環(huán)境的耐受程度不同,學者們作如下的區(qū)分(表1)。

　　1.3 嗜熱微生物的應(yīng)用

　　1.3.1 嗜熱酶及超級嗜熱酶 嗜熱酶(55~80 ℃)和超級嗜熱酶(80~113 ℃)具有與普通化學催化劑不同的高催化效率、很強的底物專一性、在高溫條件下穩(wěn)定性良好等優(yōu)點。這些酶在食品工業(yè)、造紙工業(yè)、煙草業(yè)、石油開采、醫(yī)藥工業(yè)、環(huán)境保護、液體燃料的開采、能源利用等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　1.3.2 抗生素 嗜熱微生物生活在高溫環(huán)境中,能夠產(chǎn)生多種特殊的代謝產(chǎn)物,其中有一部分是抗生素類,為目前抗生素的開發(fā)和生產(chǎn)提供了新的思路,有較大的應(yīng)用前景。

　　1.3.3 嗜熱微生物菌體及其它活性物質(zhì) 嗜熱微生物菌體可直接用于工業(yè)生產(chǎn),同時嗜熱微生物在高溫的條件下還會產(chǎn)生維生素等物質(zhì)。

　　2 嗜冷微生物

　　2.1 嗜冷微生物的定義

　　嗜冷微生物是適應(yīng)低溫環(huán)境生活的一類極端微生物[3]。

　　2.2 嗜冷微生物的分類

　　嗜冷微生物分為專性嗜冷菌、兼性嗜冷菌、極端嗜冷菌、耐冷菌,根據(jù)嗜冷微生物對低溫環(huán)境的耐受程度不同,學者們作如下的區(qū)分(表2)。

　　2.3 嗜冷微生物的應(yīng)用

　　2.3.1 環(huán)境保護方面 通過嗜冷微生物產(chǎn)生的冷適應(yīng)酶來實現(xiàn)低溫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業(yè)、果汁提取工藝、肉類加工業(yè)、烘培面包工藝、乳酪制造業(yè)等食品制作方面。

　　2.3.3 生物技術(shù)方面 嗜冷微生物也用于生物降解或生物催化?；旌吓囵B(yǎng)的專一嗜冷微生物在污染環(huán)境中擴增和接種產(chǎn)生的酶可提高不耐火化學藥品的降解能力。由于嗜冷微生物的特殊蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),嗜冷微生物在生物催化方向上具有更大的優(yōu)越性和更好的應(yīng)用前景。

　　3 嗜酸微生物

　　3.1 嗜酸微生物的分布及定義

　　自然界存在許多強酸環(huán)境,如廢煤堆及其排出水、酸性溫泉、廢銅礦、生物瀝濾堆及酸性土壤等。其中,許多微生物的代謝活動也會產(chǎn)生酸性環(huán)境。生長在酸性環(huán)境中的微生物被稱為嗜酸微生物[4]。

　　3.2 嗜酸微生物的分類

　　嗜酸微生物分為嗜酸型、耐酸型、極端嗜酸微生物,根據(jù)嗜酸微生物對酸性環(huán)境的耐受程度不同,學者們作如下的區(qū)分(表3)。

　　3.3 嗜酸微生物的應(yīng)用

　　3.3.1 在冶金方面的應(yīng)用 冶金方面利用嗜酸微生物是將貧礦和尾礦中金屬溶出并回收,即我們常說的生物濕法冶金。 [論文網(wǎng)]

　　3.3.2 環(huán)境保護應(yīng)用 利用嗜酸微生物處理重金屬,去除率可達到80%以上,而且處理成本比傳統(tǒng)方法要降低很多。

　　3.3.3 能源應(yīng)用 利用嗜酸微生物為催化劑,可以構(gòu)建成為微生物燃料電池。

　　4 嗜堿微生物

　　4.1 嗜堿微生物的定義

　　一般把最適生長pH值在9.0以上的微生物稱嗜堿微生物[5],其所耐pH值可高達10~12。到目前為止,嗜堿微生物還沒有確切的定義。

　　4.2 嗜堿微生物的分類

　　嗜堿微生物分為嗜堿菌、耐堿菌、專性嗜堿菌、兼性嗜堿菌,根據(jù)嗜堿微生物對堿性環(huán)境的耐受程度不同,學者們作如下的區(qū)分(表4)。

　　4.3 嗜堿微生物的應(yīng)用

　　4.3.1 發(fā)酵工業(yè) 嗜堿微生物可以作為許多酶制劑的生產(chǎn)菌。如洗滌劑酶和環(huán)糊精的生產(chǎn)都是利用嗜堿微生物的胞外酶獲得的。

　　4.3.2 造紙工業(yè) 嗜堿微生物被應(yīng)用于革脫脂、造紙木漿脫脂等。

　　4.3.3 其他方面 嗜堿微生物和堿性纖維素酶在堿性廢水處理、化妝品、皮革和食品等方面也具有獨特用途。在環(huán)境保護方面嗜堿微生物可發(fā)揮巨大作用;堿性淀粉酶可用于紡織品退漿及淀粉作粘接劑時的粘度調(diào)節(jié)劑;用于皮革工業(yè)中的脫毛工藝以提高脫毛效率和質(zhì)量,利用嗜堿微生物進行苧麻脫膠。

　　5 嗜鹽微生物

　　5.1 嗜鹽微生物的分布及定義

　　在自然界中,有許多含有高濃度鹽分的環(huán)境,如美國猶他大鹽湖(鹽度為2.2 %)、著名的死海(鹽度為2.5%)、里海(鹽度為1.7%)、海灣和沿海的礁石池塘等。在這些高鹽環(huán)境中仍然存在許多抗高滲透壓微生物,即嗜鹽微生物。

　　5.2 嗜鹽微生物的分類

　　嗜鹽微生物分為弱嗜鹽微生物、中度嗜鹽微生物、極端嗜鹽微生物,各自最適生長鹽濃度如表5。

　　5.3 嗜鹽微生物的應(yīng)用

　　利用菌體發(fā)酵,可生產(chǎn)高聚化合物。除去工業(yè)廢水中的磷酸鹽,用于開發(fā)鹽堿、生產(chǎn)嗜鹽酶。嗜鹽古菌和紫膜蛋白能通過構(gòu)型的改變儲存信息,可作為生物計算機芯片的新材料,還可用于高鹽污水的處理。

　　6 嗜壓微生物

　　6.1 嗜壓微生物的定義

　　需要高壓才能良好生長的微生物稱嗜壓微生物。最適生長壓力為正常壓力,但能耐受高壓的微生物被稱為耐壓微生物。

　　6.2 嗜壓微生物的分類

　　嗜壓微生物分為耐壓菌、嗜壓菌、極端嗜壓菌,各自的最低生長壓、最適生長壓、最高生長壓如表6。

　　6.3 嗜壓微生物的應(yīng)用

　　耐高溫和厭氧生長的嗜壓菌有望用于油井下產(chǎn)氣增壓和降低原油粘度,借以提高采油率。日本發(fā)現(xiàn)的深海魚類腸道內(nèi)的嗜壓古細菌,80