極端微生物的研究以及應(yīng)用論文
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(xué)家們相信，極端微生物是這個星球留給人類獨(dú)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(xué)家向華研究員主持的國家863項(xiàng)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(xué)習(xí)啦小編今天為大家精心準(zhǔn)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(qiáng)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(xì)胞內(nèi)造、生理、生化、遺傳和種系進(jìn)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(shí)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(jī)物堆、強(qiáng)烈太陽輻射加熱的地面、地?zé)釁^(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(xué)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(xué)催化劑不同的高催化效率、很強(qiáng)的底物專一性、在高溫條件下穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)。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(hù)、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(xué)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(hù)方面 通過嗜冷微生物產(chǎn)生的冷適應(yīng)酶來實(shí)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(kuò)增和接種產(chǎn)生的酶可提高不耐火化學(xué)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(qiáng)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(xué)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(hù)應(yīng)用 利用嗜酸微生物處理重金屬,去除率可達(dá)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(dá)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(xué)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(dú)特用途。在環(huán)境保護(hù)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(jìn)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(jì)算機(jī)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(xì)菌,80