极端微生物的研究及应用

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。

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。

极端环境下的微生物遗传育种研究随着人类对地球各个角落的探索，我们发现了许多极端环境，比如高温、高压、低温、低氧、高盐、高辐射等。

在这些环境中，能够生存的生物往往具有非常特殊的适应性和生存能力，这些特殊的生物往往能够从中带来丰富的生物资源和科学价值。

微生物是这些极端环境中的优秀代表之一，许多不同类型的微生物能够在各种极端环境下生存并繁殖。

如何从这些极端环境的微生物中挖掘出其潜在的生物资源和潜力，是当前的一个重要研究方向之一。

微生物遗传育种是其中的一个重要研究领域。

微生物遗传育种是一种基于微生物基因组序列、遗传信息和表达调控机制的辅助育种技术。

与传统的微生物育种方式相比，微生物遗传育种的优势主要在于其高效性和精准性。

由于微生物的短世代和高倍增率，使其可能在较短的时间内完成育种试验，同时利用基因工程和基因组信息技术能够实现目标基因的导入，以及对基因表达和调控方式的改变，从而实现对微生物性状的精准调控和改良。

在极端环境下进行微生物遗传育种的研究，可以从以下两个方面入手：一、优化育种策略人们一般认为，极端环境下的微生物具有很强的适应性和生存能力，不需要进行育种和改良。

然而，随着对微生物群体生态学和功能分析的研究深入，人们发现这些优秀的生存能力和适应性往往是在微生物群体内部的特异和差异性所致，而在单个细胞水平下，微生物也可能存在一些局限和不足。

因此，利用微生物遗传育种的技术手段，结合对微生物群体生态学和基因功能的研究，可以针对微生物在极端环境下的局限性，有针对性地进行育种和改良。

比如，在高盐环境下，深色孢属细菌产生丰富的角叉菌素，但是由于产生后会对细菌体本身造成毒性，因此需要对角叉菌素合成通路进行优化育种。

再比如，在高压环境下，部分嗜热菌类的细胞壁会变得更厚，这可能导致细胞重新进入静止期或失去生存力。

因此，可以利用微生物遗传育种技术，改良菌体细胞壁的结构和成分，从而提高菌体在高压环境下的生存能力。

二、挖掘微生物潜在的生物资源极端环境的微生物往往具有独特的基因组和生物活性物质产生能力，这些生物资源在医药、化工、食品等产业中具有广泛的应用价值。

极端环境下微生物的生存及适应研究在地球上，各种极端环境广泛存在，包括极地、高山、沙漠、火山岩浆等等。

这些极端环境朴素而又复杂，包含高盐、高温、寒冷、缺水、辐射、压力等极具挑战性的因素。

在这些环境中，微生物生存能力强大，以其适应能力居于物种之首。

微生物在价值，利用及适应性方面的研究吸引了越来越多的科学家进行探索研究。

本文将就极端环境下微生物的生存及适应研究作一系统介绍。

一、极端环境下微生物分类根据其耐受性和适应性，我们将极端环境下的微生物分为以下类别：1.耐高盐类微生物(Halophile)=rc耐受较高盐度的微生物可以生存在极限盐度的水中，包括泡菜、酿造、卤水水体等多种生物场所。

高盐度环境下这一类微生物核外环境会强制水分进入细胞内，从而使得存活必须吸收更多的盐。

有的细胞表面覆盖有聚酮胺，可以进一步带动细胞在高盐度下生存，而其他细胞需要透过对外部盐的调节限制盐渗透及蒸发。

2.耐高温类微生物(Thermophile)耐受较高温度下的微生物主要是在热水泉、温泉、火山区泥浆中繁殖。

它们的细胞膜是由稳定的醚型脂质构成，这可以保护它们的细胞膜免于化学反应的损害。

它们对高温的适应性很强，这主要得益于其特殊的核酸轮廓和提升的热休克反应。

依据其水域适应性和气候特性，当前Thermophile可以被分为超热，热和温受胁迫等类别，这可以提供跨越各个环境的细节差异。

3.耐寒类微生物(Psychrophile)耐受极低温度生活的微生物主要分布在冰川、北极和南极地区的永久冻土中。

它们的适应性得益于细胞膜的不饱和度以及引起的细小分子淀粉酶，这可以控制细胞膜的流动性，并在环境变化时快速恢复细胞膜。

绝大多数寒嗜菌在0摄氏度下系统运作，这些细胞有着更多与寒冷有关的运作因素，比如DNA损伤防御机制，酶的调节和微生物团队合作等等。

4.耐辐射类微生物耐受辐射的微生物能耐受极高剂量的辐射，包括太空中较弱但长周期的阳光紫外线和地下放射性物质的脉冲式辐射。

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。

极端嗜热微生物的研究进展随着科技的进步和科学技术的发展，我们对于生物多样性的认知也越来越深刻，尤其是在一些特殊的环境下生存的生物，比如极端嗜热微生物，越来越引起研究人员的关注。

这些微生物是指那些能够在极端高温环境下生存和繁殖的生物，在这一类生物中，有一些化学特性和生理特点非常独特，这让人们对它们的研究始终有着浓厚的兴趣。

极端嗜热微生物是一种生长在高温环境下的微生物，通常生存于热水泉、深海热液口、火山温泉等极端环境下。

这些生物能够在水温达到80℃以上的环境中生活，而且它们具有独特的代谢特性。

热粘空气细菌是一种典型的极端嗜热微生物，它们分布于地球上的许多热泉中，能够生存于100℃的环境中。

此外，热压球菌和红霉菌也是常见的极端嗜热微生物之一。

近年来，人们对极端嗜热微生物在太空生命搜索、产能工业、治理环境污染等方面发挥的巨大作用越来越关注。

由于其独特的特性和适应力，这些生物在一些应用领域中展现出了巨大的潜力。

极端嗜热微生物的代谢特性非常独特，它们能够在高温环境下生存和繁殖的原因在于其代谢能力非常强大。

研究人员尤其感兴趣的是这些微生物在生存和繁殖过程中所表现出来的生物化学反应特点。

比如说，一些极端嗜热微生物只能在缺乏氧气的环境中生存，并且往往会利用化学能量进行代谢反应。

这些代谢反应有可能对未来的能源开采具有非常重要的意义。

此外，极端嗜热微生物还有一种独特的酶类系统，这些酶在高温条件下仍然能够正常发挥作用。

这些酶类可以被应用于一些产业，如食品、医药、环境治理等领域，因为它们能够在高温条件下进行反应，更适合一些高温下的化学反应。

除了这些代谢特性，极端嗜热微生物还有着四肢萎缩的独特的生物学特性。

这些特性使得其对于未来的太空探索非常有用。

由于太空环境中温度极其低下，人们可以通过研究这些嗜热微生物来探索适应极端环境的新策略。

预计在不久的将来我们或许能够观测到极端嗜热微生物在外星世界的生境中生存繁殖的奇妙景象。

总之，极端嗜热微生物是一种极具研究价值的生物，在未来太空探索、产业发展、环境治理等领域都有着巨大的应用前景。

极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展李淼(中⼭⼤学⽣命科学学院⼴东)摘要：极端温度微⽣物是⽣物对极冷与极热环境适应的特殊种类，研究微⽣物对于极端温度环境的⽣存机理对探索⽣命的起源、微⽣物的育种及开发利⽤等具有重要意义。

本⽂⼤致介绍了嗜热微⽣物、嗜冷菌和耐冷菌的⽣物类群，阐述了微⽣物在⾯临极端环境温度的适应机理多样性，总结其在环境应⽤的研究进展。

最后旨在综合对⽐这两类极端微⽣物的⽣存机理和实际⽣产⽣活应⽤。

关键词：微⽣物；极端环境；⽣存机理；环境应⽤极端微⽣物(extreme microorganism)是指⼀般⽣物⽆法⽣存的极端环境中（⾼温、寒冷、⾼盐、⾼压、⾼辐射等）能够正常⽣存的微⽣物群体的统称。

⼀般把在⾼温环境中⽣长的微⽣物叫嗜热菌（thermophiles），包括⼀些细菌及古细菌。

他们⼴泛分布在草堆、厩肥、温泉、⽕⼭地及海底⽕⼭附近等处。

普通耐热菌的最⾼⽣长温度在45℃-55℃之间，低于30℃也能⽣长，⽽超嗜热菌最⾼⽣长温度可达80℃-110℃，最低⽣长温度也在55℃左右。

同时，在地球这个⼤⽣态系统中也存在着⼴泛的低温环境。

如占地球表⾯14%的两极地区及海洋深处（90%的海⽔其平均温度为5℃或更低）等[1]，在这些特殊环境中⽣活着⼀类微⽣物即低温微⽣物（halophilic microorganism）。

极端⾼温与极端低温环境都会对⽣物膜结构以及蛋⽩质结构造成巨⼤的影响。

了解⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理，有助于⼈们开展深⼀层次的蛋⽩与膜分⼦结构研究。

本⽂在⽬前已有的研究基础上，就⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理以及在环境应⽤的最新进展做⼀简要对⽐综述，为进⼀步研究提供参考。

1 ⾼温微⽣物概述通常把最适⽣长温度⾼于45℃的微⽣物称为嗜热菌。

嗜热菌并⾮单⼀的菌属或菌群，其中有些嗜热细菌，其同届菌中皆为嗜热菌，如红⾊嗜热杆菌（Rhodothermus）、嗜热好氧杆菌（Thermoaerobium）、嗜热厌氧杆菌（Thermoanaerobaeterium）、球杆菌（Sphaembaeter）等，也有⾼温菌及中温菌并存的菌属，如芽孢杆菌、奇异球菌（Deincooccus）、假黄⾊单胞菌（Pseudoxanthomonas）等。

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。

极端环境下的微生物生存和研究微生物是一类古老的生物，也是我们生态系统中非常重要的组成部分。

无论是普通环境还是极端环境，微生物总能以惊人的方式存活下来。

而在极端环境下，微生物的生存方式和适应能力更是超乎我们的想象。

在极端环境里生活的微生物，常被称为“极端微生物”。

这些极端微生物生活在极端条件下，比如高温、高压、高酸碱度、高盐度、低温、低氧、低压等环境中，而且它们可以在这些极端环境下生长。

其中，一些最为经典的极端环境包括火山口、深海、极地、矿山、沼泽等，这些地方里的微生物通常会对环境特别适应，也有可能是该环境的原住民。

例如，在深海的黑色喀斯特温泉中，生活着一种名为霍夫曼兰提拉病毒（HRTV）的病毒。

这种病毒可以在热水涌出口的温度高达113°C的水中存活，并通过寄主细菌完成自我复制。

另一个著名的极端环境就是南极大陆上的冰盖，那里气温极低，只有零下70°C，昼夜温差也非常大。

但是，在这里仍然找到了许多微生物，比如古菌和真菌。

这些微生物可以通过“活化自由水”，或通过与冰矩阵的相互作用，来适应这种非常极端的条件。

除了极端环境，一些特殊场所也经常涌现出不同寻常的微生物。

例如，在遗址的受污染土壤或是放射性土壤里发现了一种称为反演杆菌（Deinococcus radiodurans）的微生物。

这种菌株能够承受巨大的辐射剂量，其基因组的损伤修复能力甚至能够将分成几部分的基因组矫正完整拼接起来。

极端微生物的研究对人类有很大意义。

首先，它们的特殊表现和生存机制，为环境适应的基础研究提供了重要的参考。

其次，我们可以从极端微生物中探索出新的药物和酶类等生化工具，并开发出新型生物技术和产品。

比如，反演杆菌的能力可以被用于辐射处理和基因工程领域，而产生特殊酶类的微生物也可以应用于工业发酵和污水处理等过程中。

在研究极端微生物时，科学家对这种生物的理解也不断发展。

我们发现，这些微生物的基因组往往相对较小，而且有很强的适应性，其多样性非常高。

列举五种极端环境下微生物及其应用所谓极端环境就是指高低温环境,高盐环境,高酸,高碱环境,高酸热环境,高压环境,还有其她特定环境如油田、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。

我国从新疆与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就是光合微生物的外硫红螺菌属;唯一的真核嗜盐微生物就是杜氏藻类。

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,在理论与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,还可用作海水淡化与研制天然的太阳能电池。

【2、极端嗜碱菌】多生活在盐碱湖与盐池中,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。

应用:第一,纤维素的降解:B-1,4木聚糖酶(E、C、3、2、1、8)就是降解木聚糖的主要酶,降解木聚糖为木聚寡糖或木糖。

摘要极端微生物对生命科学研究和生物技术的开发利用有重要意义。

本文介绍了极端微生物的概念、种类、分布、环境适应机制及其应用概况。

关键词极端微生物极端环境适应机制应用On the Research Situation of Extremophiles//Chen JinboAbstract Extremophile has important significance for life scie-nces research and the development and utilization of bio-tech-nology.In this paper,the conception,species,distribution,adapta-tion mechanism and application of extremophiles were introdu-ced briefly.Key words extremophiles;extreme environment;adaptive mec-hanism;applicationAuthor's address School of Life Sciences,Beijing Normal University,100875,Beijing,China地球上存在高温、寒冷、强酸、强碱、高盐等不适合普通生物生存的环境，人们将这种环境称为极端环境，把能够在极端环境中正常生存的微生物称为极端微生物。

极端微生物主要包括嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物和嗜盐微生物，其独特的环境适应机制，对生命科学研究有重要的推动作用，同时在生物技术应用等多领域有着巨大的发展潜力。

本文主要对极端微生物的分类、环境适应机理和开发应用加以介绍。

1嗜热微生物1.1嗜热微生物的种类嗜热微生物是一类生活在热泉、堆肥、火山、高温废水等高温环境中，最适生长温度在45℃以上的一类微生物，包括部分细菌和古细菌。

在极端环境中存在着一类特殊而又适应力强的生物群体——微生物。

这些微生物具有惊人的生存能力，能够在高温、低温、高盐度、高压力等极端条件下存活和繁殖。

他们的存在不仅为我们揭示了生命的极限，还有着重要的科学和应用价值。

本文将从引言概述、正文内容和总结三个部分来详细讨论极端环境下的微生物。

引言概述：微生物是地球上最古老的生命形式之一，亿万年间经历了无数的进化和适应过程。

在地球各个极端环境中，我们发现了各种各样能够适应并繁衍生存的微生物，如高温环境中的热液喷口微生物、低温环境中的冰藻、高盐度环境中的盐生微生物等。

这些极端环境下的微生物不仅适应了恶劣的生存条件，还具备了独特的形态、生理和生化特性。

正文内容：1.高温环境下的微生物热液喷口微生物：热液喷口是海底火山活动所释放的高温水质，在这些环境中生存的微生物可以耐受高温和高压力，其适应机制主要是通过产生独特的热稳定酶来维持基本生物学活动。

2.低温环境下的微生物冰藻：冰藻是一种能够在极寒地区的冰面上繁殖的微生物。

它们通过多种适应策略，如合成抗冰蛋白、调节细胞渗透压等方式来适应极低温度环境。

3.高盐度环境下的微生物盐生微生物：盐生微生物主要分布在高盐度环境中，如盐湖、盐沼等。

这些微生物适应高盐度环境的途径主要是通过调节胞内渗透压和细胞膜的结构，使得其可以在高盐度环境中存活。

4.高压力环境下的微生物深海微生物：深海微生物主要分布在深海底部的高压力环境中，其适应高压力环境的机制包括调节膜脂肪酸的饱和度、增加细胞壁强度以及合成特殊的细胞色素等。

5.极端酸碱环境下的微生物酸碱生活的微生物：酸碱生活的微生物主要分布在酸性或碱性的环境中，如火山口、矿山排放物等。

它们通过调节细胞内外酸碱平衡的方式来适应极端酸碱环境。

总结：极端环境下的微生物展示了生命的顽强和适应力。

它们通过逐渐积累的基因变异和适应策略，成功地适应了各种恶劣的生存条件。

研究极端环境下的微生物不仅有助于解析地球生命起源和进化的奥秘，还为我们提供了开发新型酶、发现新药物、改良环境技术等方面的应用潜力。

极端微生物的特性及应用摘要：依赖极端环境才能正常生长的繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物，极端微生物的类型有嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物。

其细胞中的DNA、RNA、蛋白质、脂类和多糖成分，以及其代谢途径、基因表达、抗逆性机制等都与一般生物不同，近年来倍受各国学者们的重视。

关键词：嗜热微生物；嗜冷微生物；嗜酸微生物；嗜碱微生物；嗜盐微生物；嗜压微生物1.引言嗜极菌是指生活在各种极端恶劣环境下的微生物。

极端环境的如高温、低温、高压、高酸、高碱、高盐、高渗、干旱以及含高浓度的有机溶剂、重金属或其他有毒物质的环境或高辐射环境等。

凡依赖这些环境才能正常生长的繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物，极端微生物的类型有嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物。

其细胞中的DNA、RNA、蛋白质、脂类和多糖成分，以及其代谢途径、基因表达、抗逆性机制等都与一般生物不同[1]，因此不仅在生物学基础理论研究中具有重要意义，而且在生产实践（冶金、采矿、石油开采、特种酶制剂和代谢产物的生产等）中具有巨大的应用潜力。

因此，近年来倍受各国学者们的重视。

本文就极端微生物的功能特性、生理机制、工业应用及研究进展等各方面进行阐述。

2.极端酶来自嗜极菌的酶称为极端酶，嗜极菌之所以能生长于超常生态环境条件下,与极端酶具有的非凡功能是分不开的。

极端酶来自嗜极菌,但并非嗜极菌体内所有的酶都是极端酶。

例如,嗜酸菌或嗜碱菌的细胞仍保持接近中性的内环境,其胞内酶仍属中性酶。

但其胞外酶,如淀粉酶和蛋白酶等则不同，仅在极酸或极碱条件下起作用）[2]。

由于适合极端酶生长的条件一般具有腐蚀性,并产生有毒物质,不能用常规发酵系统来生产,因而极端酶的分离纯化目前还限于小规模，低产量水平。

2.1极端酶的稳定因素[3]仅有少数几种极端酶的晶体结构现已搞清楚。

有关极端酶稳定因素的研究主要通过比较极端酶与相应中性酶的一级和二级结构,以及建立计算机模型来进行。

极端环境下的微生物繁殖与生理学特性研究地球上存在着各种不同的环境，从极寒的阿拉斯加到炎热的撒哈拉沙漠，从湿润的热带雨林到干旱的戈壁荒漠，各种环境都有着不同的物理、化学和生物学特征。

对于微生物来说，这些环境对于它们的生存和繁殖都是有着很大影响的，而一些微生物甚至可以在极端的环境下生存和繁殖，这就是极端菌。

极端菌是一类可以在极端环境下生存和繁殖的微生物，包括超嗜盐菌、超酸菌、超碱菌、超热菌和超寒菌等。

这些微生物都具有非常特殊的生理学特性，使得它们可以在常人无法生存的环境下茁壮成长。

超嗜盐菌是一类可以在高盐度环境下生存和繁殖的微生物，包括古菌、细菌和真菌等。

这些微生物可以在NaCl浓度高达20%的环境下生存，而这种高浓度的盐水对于其他大多数生物来说都是致命的。

超嗜盐菌具有特殊的细胞壁和细胞膜，以便于它们在高浓度的盐水中保持细胞的完整性和稳定性。

此外，这类微生物还会产生大量的胞外多糖和蛋白质，以保持细胞的渗透和水平衡。

超深海菌则是可以在深海中生存和繁殖的微生物，这些菌在海底的热水喷口、海底沉积物和深海洋底都可以被发现。

这些微生物可以承受非常高的水压和极端的低温，而且它们还可以利用水中的高压和低温来进行生化反应。

由于深海环境中的光线非常稀少，这些微生物通常都是无色的，而它们的能量来源则来自于化学能量，比如硫化物、甲烷等。

超寒菌则是一类可以在极寒环境下生存和繁殖的微生物，他们可以在北极、南极等极端环境下存活。

由于低温环境下化学反应的速度很慢，这类微生物通常具有较低的基础代谢率和较高的蛋白质合成速率。

此外，它们还可以利用厚厚层的冰和雪来保护自己，但是这也会限制它们的物质交换。

超热菌则是一类可以在高温环境下生存和繁殖的微生物，包括热泉中的古菌和地下热水中的细菌等。

这些微生物可以在高达100℃的高温环境下生存，并且它们的酶活性也会随着温度的升高而增加。

这些微生物通常具有特殊的蛋白质结构和氨基酸序列，以便于它们在高温环境下保持生化反应和细胞的完整性。

极端微生物的研究及其应用何康生1，眭光华2(1．广州市浩蓝环保工程有限公司，广东广州510630；2．广州市奥思贝斯环保技术有限公司，广东广州510760)[摘要]极端微生物是能适应极端环境的特殊种类，它具有特殊的遗传背景和代谢途径，能够产生各种具有特殊功能的酶类及其它活性物质。

究极端微生物的特性对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义。

它们在医药、食品、化工、环保等领域有着重大的应用力。

本文对重要极端微生物的种类、生理特点、适应机理及其应用进行综述。

[关键词]极端微生物；极端环境；适应机理；应用潜力[中图分类号]Q[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2009)07-0109-03Extremophilic Microrganisms's Research and Its ApplicationHe Kangsheng1,Sui Guanghua2.Guangzhou HomeLand Environmental Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou 510630；2.Guangzhou AuspiciousEnvironmental Protection Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510760,China)bstract:Extremophilic microrganisms(EM)are special kinds of beings adapted to extreme environment.They have special genetic background andolism pathway,and can produce many active substances which have particular funcfiom.Studying the characteristics of EM has important significance forring the origin of life,breeding of microorganisms,and their development and utilization.They show great potential in many areas,such as medicine,food,cal engineering and environment protecting.In the paper,the important extreme microorganism's type,the physiological characteristic,adaptable thenism and its application were introduced briefly.eywords:extremophilic microrganism；extreme environment；adaptive mechanism；potential utility 随着工业生产过程中对生物催化剂的迫切需要，人们长期于寻找各种催化酶类。

上海大学2013～2014学年冬季学期课程作业课程名称：环境与生物课程编号： 1100L601任课教师: 丁国际等论文题目:《浅析极端环境微生物及应用》学号：姓名：许梦瑶评语:浅析极端环境微生物及应用从生命起源至今，地球孕育着各种各样的生命。

极端微生物是最适合生活在极端环境中的微生物的总称，也是让人们觉得最不可思议的生物。

科学家们相信，极端微生物是这个星球留给人类独特的生物资源和极其珍贵的科研素材。

极端自然环境指存在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。

在自然界中，有些环境是普通生物不能生存的，如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压、高辐射等。

然而，即便是在这些通常被认为是生命禁区的极端环境中，仍然有些微生物在顽强的生活着，我们将这些微生物叫做极端环境微生物或简称为极端微生物。

极端微生物包括嗜热、嗜冷、嗜碱、嗜压、嗜金、抗辐射、耐干旱和极端厌氧等多种类型。

下面列举的是一部分笔者通过资料查找到的极端微生物。

李斯特菌是嗜冷菌的一种，在环境中无处不在，在绝大多数食品中都能找到。

肉类、蛋类、禽类、海产品、乳制品、蔬菜等都已被证实是李斯特菌的感染源。

嗜冷微生物是导致低温保藏食品腐败的根源。

李斯特菌种类繁多，大致有十种，其中单增李斯特菌是唯一能引起人类疾病的。

单核增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）是一种常见的土壤细菌，在土壤中它是一种腐生菌，以死亡的和正在腐烂的有机物为食。

它也是某些食物（主要是鲜奶产品）中的一种污染物，能引起严重食物中毒。

单核细胞增生李斯特氏菌是一种人畜共患病的病原菌，能引起人、畜的李氏特菌病，感染后主要表现为败血症、脑膜炎和单核细胞增多。

它广泛存在于自然界中，食品中存在的单增李氏菌对人类的安全具有危险，该菌在4℃的环境中仍可生长繁殖，是冷藏食品威胁人类健康的主要病原菌之一。

由于单增李斯特菌具有分布广，存在于土壤、水域(地表水、污水、废水)和各种食用性动植物中；生存环境可塑性大，能在2-42℃下生存，能在冰箱冷藏室内较长时间生长繁殖；酸性、碱性条件下都适应；牛奶和乳制品；肉类(特别是牛肉)；蔬菜；沙拉；海产品；冰淇凌等食物带菌较高的特点，很多国家都已经采取措施来控制食品中的李斯特菌，并制定了相应的卫生标准。