极端环境微生物资料课件.ppt
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1、第十七章第十七章 极端环境微生物极端环境微生物n在高温、低温、高酸、高碱、高盐、在高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压或高辐射、低营养等环境中高压或高辐射、低营养等环境中,大部大部分微生物都不适宜生存分微生物都不适宜生存,仍然有少数的仍然有少数的微生物在顽强地生活着,这类微生物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被称为极端环境微生物或极端微生物。概念概念一、极端环境的生境特征一、极端环境的生境特征n 1 1高温生境高温生境 如温泉、陆地或海底如温泉、陆地或海底火山附近、堆肥、家庭及工业上使用火山附近、堆肥、家庭及工业上使用的热水及冷却水等。的热水及冷却水等。n22低温
2、生境低温生境 地球的南北极地区、冰地球的南北极地区、冰窖、终年积雪的高山、深海和冻土地区窖、终年积雪的高山、深海和冻土地区均为低温生境。均为低温生境。n33高酸生境高酸生境 指指pH 5pH 5以下的生境。以下的生境。n44.高碱生境高碱生境 一般指一般指pH pH 9以上的生境以上的生境。n5 5高盐生境高盐生境 指含指含22以上至接近以上至接近饱和浓度饱和浓度NaClNaCl的生境。的生境。n66高压生境高压生境 在海洋深处以及深油在海洋深处以及深油井中还分布着一些嗜压微生物井中还分布着一些嗜压微生物,压力压力达一千多个大气压达一千多个大气压,在常压下它们却在常压下它们却是不能生存的。是不
3、能生存的。n77.高辐射生境高辐射生境2021/2/116二、极端环境微生物的来源、种极端环境微生物的来源、种类及卫生学意义类及卫生学意义 1.嗜热微生物嗜热微生物 (1)分布)分布:广泛分布于草堆、温泉、煤堆广泛分布于草堆、温泉、煤堆、火山地、地热区土壤及海底火山附近等、火山地、地热区土壤及海底火山附近等处处,包括好热的放线菌、芽孢杆菌等。包括好热的放线菌、芽孢杆菌等。超嗜热菌超嗜热菌:最高最高113,最适最适80110,最低最低55 2021/2/117在美国黄石公园的温泉中存在一种嗜热的古细菌92-93 2021/2/118(2)嗜热微生物的种类和特点嗜热微生物的种类和特点耐热菌耐热菌:
4、最高最高4555,最低最低 30兼性嗜热菌兼性嗜热菌:最高最高5065,最低最低 70,最适最适 65,最低最低40超嗜热菌超嗜热菌:最高最高113,最适最适80110,最低最低55 嗜热菌嗜热菌2021/2/119(3)嗜热微生物的耐热机制嗜热微生物的耐热机制酶和蛋白质有更强的耐热性酶和蛋白质有更强的耐热性细胞膜中饱和脂肪酸含量高细胞膜中饱和脂肪酸含量高,更易形成疏水键更易形成疏水键,以以确保在高温下膜的稳定性和正常生理功能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等以及保护蛋白质
5、大分子免受高温破坏其核酸有热稳定性的结构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对大分子的破坏2021/2/1110生长速率高生长速率高,代谢作用强代谢作用强;产物产物/细胞重量之比值较高细胞重量之比值较高;高温下具有竞争优势高温下具有竞争优势,在发酵生产中可防止杂菌在发酵生产中可防止杂菌污染;污染;所含耐高温酶有重要的生产潜力和应用前景;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;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。发酵过程不需冷却,可省去深井水消耗。(4)特点及应用特
6、点及应用2021/2/1111(5)嗜热微生物的应用嗜热微生物的应用 超嗜热菌的发现使人们相信生命不仅存在超嗜热菌的发现使人们相信生命不仅存在于地球上于地球上,还可能存在于宇宙中的其他星球还可能存在于宇宙中的其他星球上上2021/2/11122.嗜冷微生物嗜冷微生物 Psychrophiles 最适生长温度低于最适生长温度低于15、最高生长温度低、最高生长温度低于于20 和最低生长温度在和最低生长温度在0 以下的微生以下的微生物。物。嗜冷微生物遇到嗜冷微生物遇到20 高温即死亡。高温即死亡。与耐冷微生物的区别与耐冷微生物的区别:在在0 生长、最适生长、最适2040 嗜冷菌(雪藻)嗜冷菌(雪藻)
7、2021/2/1113嗜冷微生物嗜冷微生物 (2)分布分布 广泛分布于两极地区、冰窖、高山、广泛分布于两极地区、冰窖、高山、深海和土壤等的低温环境中。深海和土壤等的低温环境中。2021/2/1114 格陵兰冰川下沉睡格陵兰冰川下沉睡12万年细菌万年细菌2021/2/1115(3)嗜冷微生物生存机制嗜冷微生物生存机制 细胞膜内含有大量的不饱和脂肪酸细胞膜内含有大量的不饱和脂肪酸,且且其其 含量会随温度的降低而增加含量会随温度的降低而增加,从而保证了从而保证了膜在低温下的流动性,有利于营养物质的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,因此能在低温条吸收和代谢产物的分泌,因此能在低
8、温条件下进行生命活动。件下进行生命活动。2021/2/1116(4)嗜冷微生物的应用嗜冷微生物的应用 低温酶制剂低温酶制剂;低温食品腐败低温食品腐败2021/2/1117 3.嗜酸微生物嗜酸微生物 只能生活在低于只能生活在低于pH值值4条件下条件下,在中性在中性pH值下即死值下即死亡的微生物亡的微生物,少数可生活在少数可生活在pH值值2。与耐酸微生物的区别与耐酸微生物的区别:耐酸微生物在中性耐酸微生物在中性pH值下能值下能生活。生活。2021/2/11182021/2/1119(2)类群类群:主要是一些真细菌和古生菌如硫细菌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。属、硫化叶
9、菌属、热原体属等。(3)分布分布:酸性矿水、酸性热泉和酸性土壤等处。酸性矿水、酸性热泉和酸性土壤等处。嗜酸硫杆菌(嗜酸硫杆菌(Thiobacillus acidophilus)的煎蛋型菌落的煎蛋型菌落 2021/2/1120 1995年分离到的一株古生菌(picrophils),能在pH值为0的条件下生长2021/2/1121Ferroplasma acidophilum(铁原体属嗜酸菌)Ferroplasma acidophilum能够在酸性极高能够在酸性极高(pH值为零值为零)的环境下生存的环境下生存,这种环境下的硫酸就像是这种环境下的硫酸就像是矿泉水。据悉矿泉水。据悉,这种细菌是在加利福
10、尼亚州一个金这种细菌是在加利福尼亚州一个金矿的有毒流出物中发现的,能够将铁作为几乎所矿的有毒流出物中发现的,能够将铁作为几乎所有蛋白质的核心构件。有蛋白质的核心构件。2021/2/1122幽门螺杆菌2021/2/1123(4)嗜酸机制嗜酸机制 细胞内细胞内pH值接近中性值接近中性;酶最适酶最适pH值中性值中性;壁膜排阻壁膜排阻H+。(5)嗜酸微生物的应用嗜酸微生物的应用 金属的湿法冶炼;煤脱硫金属的湿法冶炼;煤脱硫2021/2/1124 4.嗜碱微生物嗜碱微生物 能专性生活在能专性生活在pH值值1011碱性条件下而不碱性条件下而不能生活在中性条件下的微生物。能生活在中性条件下的微生物。它们多数
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