極端微生物的研究以及應用論文
極端微生物是最適合生活在極端環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。我國對極端環境微生物的研究已有二十餘年的歷史，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專案“海洋極端嗜鹽古菌遺傳作業系統的構建”，就是目前我國極端微生物研究的重要課題之一。以下是小編今天為大家精心準備的：極端微生物的研究以及應用相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!
極端微生物的研究以及應用全文如下：
在自然界中,存在著一些絕大多數生物都無法生存的極端環境,諸如高溫、低溫、高酸、高鹼、高鹽、高毒、高滲、高壓、乾旱或高輻射強度等環境。凡依賴於這些極端環境才能正常生長繁殖的微生物,稱為嗜極菌或極端微生物。由於它們在細胞內造、生理、生化、遺傳和種系進化上的突出特性,不僅在基礎理論研究上有著重要的意義,而且在實際應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佈
嗜熱微生物也被稱為嗜熱菌或者高溫菌。嗜熱微生物主要分佈於溫泉、堆肥、煤堆、有機物堆、強烈太陽輻射加熱的地面、地熱區土壤以及陸地和海底火山口等高溫環境[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,根據嗜熱微生物對高溫環境的耐受程度不同,學者們作如下的區分***表1***。
1.3 嗜熱微生物的應用
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、在高溫條件下穩定性良好等優點。這些酶在食品工業、造紙工業、菸草業、石油開採、醫藥工業、環境保護、液體燃料的開採、能源利用等領域中具有廣闊的應用前景。
1.3.2 抗生素 嗜熱微生物生活在高溫環境中,能夠產生多種特殊的代謝產物,其中有一部分是抗生素類,為目前抗生素的開發和生產提供了新的思路,有較大的應用前景。
1.3.3 嗜熱微生物菌體及其它活性物質 嗜熱微生物菌體可直接用於工業生產,同時嗜熱微生物在高溫的條件下還會產生維生素等物質。
2 嗜冷微生物
2.1 嗜冷微生物的定義
嗜冷微生物是適應低溫環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,根據嗜冷微生物對低溫環境的耐受程度不同,學者們作如下的區分***表2***。
2.3 嗜冷微生物的應用
2.3.1 環境保護方面 通過嗜冷微生物產生的冷適應酶來實現低溫下的汙染物生物降解。
2.3.2 食品方面 嗜冷微生物常用於牛奶加工業、果汁提取工藝、肉類加工業、烘培麵包工藝、乳酪製造業等食品製作方面。
2.3.3 生物技術方面 嗜冷微生物也用於生物降解或生物催化。混合培養的專一嗜冷微生物在汙染環境中擴增和接種產生的酶可提高不耐火化學藥品的降解能力。由於嗜冷微生物的特殊蛋白質結構,嗜冷微生物在生物催化方向上具有更大的優越性和更好的應用前景。
3 嗜酸微生物
3.1 嗜酸微生物的分佈及定義
自然界存在許多強酸環境,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生酸性環境。生長在酸性環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,根據嗜酸微生物對酸性環境的耐受程度不同,學者們作如下的區分***表3***。
3.3 嗜酸微生物的應用
3.3.1 在冶金方面的應用 冶金方面利用嗜酸微生物是將貧礦和尾礦中金屬溶出並回收,即我們常說的生物溼法冶金。 [論文網]
3.3.2 環境保護應用 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方法要降低很多。
3.3.3 能源應用 利用嗜酸微生物為催化劑,可以構建成為微生物燃料電池。
4 嗜鹼微生物
4.1 嗜鹼微生物的定義
一般把最適生長pH值在9.0以上的微生物稱嗜鹼微生物[5],其所耐pH值可高達10~12。到目前為止,嗜鹼微生物還沒有確切的定義。
4.2 嗜鹼微生物的分類
嗜鹼微生物分為嗜鹼菌、耐鹼菌、專性嗜鹼菌、兼性嗜鹼菌,根據嗜鹼微生物對鹼性環境的耐受程度不同,學者們作如下的區分***表4***。
4.3 嗜鹼微生物的應用
4.3.1 發酵工業 嗜鹼微生物可以作為許多酶製劑的生產菌。如洗滌劑酶和環糊精的生產都是利用嗜鹼微生物的胞外酶獲得的。
4.3.2 造紙工業 嗜鹼微生物被應用於革脫脂、造紙木漿脫脂等。
4.3.3 其他方面 嗜鹼微生物和鹼性纖維素酶在鹼性廢水處理、化妝品、皮革和食品等方面也具有獨特用途。在環境保護方面嗜鹼微生物可發揮巨大作用;鹼性澱粉酶可用於紡織品退漿及澱粉作粘接劑時的粘度調節劑;用於皮革工業中的脫毛工藝以提高脫毛效率和質量,利用嗜鹼微生物進行苧麻脫膠。
5 嗜鹽微生物
5.1 嗜鹽微生物的分佈及定義
在自然界中,有許多含有高濃度鹽分的環境,如美國猶他大鹽湖***鹽度為2.2 %***、著名的死海***鹽度為2.5%***、裡海***鹽度為1.7%***、海灣和沿海的礁石池塘等。在這些高鹽環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 嗜鹽微生物的應用
利用菌體發酵,可生產高聚化合物。除去工業廢水中的磷酸鹽,用於開發鹽鹼、生產嗜鹽酶。嗜鹽古菌和紫膜蛋白能通過構型的改變儲存資訊,可作為生物計算機晶片的新材料,還可用於高鹽汙水的處理。
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 嗜壓微生物的應用
耐高溫和厭氧生長的嗜壓菌有望用於油井下產氣增壓和降低原油粘度,藉以提高採油率。日本發現的深海魚類腸道內的嗜壓古細菌,80