四、极端环境中的微生物 不利于一般生物生长的特殊环境称为极端环境。主要有极端 髙温、低温、高盐、高压、高酸、高碱等。例如火山与温泉、极 地或高山冰川、盐湖、深海底层等 1.高温环境中的微生物 髙热环境—高温环境喷发的火山、地热蒸汽、沸腾或过热的 温泉以及髙温堆肥、热水器和取暖用热水循环系统等是常见的天 然或人工的高温环境。不同微生物对高温的适应能力见表9-4 髙温型微生物中以细菌居多,只有少数真菌。如嗜热脂肪芽孢 杆菌、酸热芽孢杆菌(B. acidocalda rius)等。 上限温度 类群 (℃) 原生动物 56 真核微生物 藻类 55-60 表9—4各类群 真菌 60-62 生长的上限温度 盐细菌 70-73 光合细菌 70-73 原核微生物盐无机化能细菌 >90 异养细菌 >90
不利于一般生物生长的特殊环境称为极端环境。主要有极端 高温、低温、高盐、高压、高酸、高碱等。例如火山与温泉、极 地或高山冰川、盐湖、深海底层等。 1．高温环境中的微生物 高热环境--高温环境喷发的火山、地热蒸汽、沸腾或过热的 温泉以及高温堆肥、热水器和取暖用热水循环系统等是常见的天 然或人工的高温环境。不同微生物对高温的适应能力见表9－4， 高温型微生物 中以细菌居多，只有少数真菌。如嗜热脂肪芽孢 杆菌、酸热芽孢杆菌（Ｂ．acidocalda rius）等。 表9—4 各类群 生长的上限温度 类 群 上限温度 (℃) 真核微生物 原生动物 藻类 真菌 56 55-60 60-62 原核微生物盐 盐细菌 光合细菌 无机化能细菌 异养细菌 70-73 70-73 >90 >90
嚐热机制一嗜热菌之所以耐热,主要是其结构及生理上 具有一定特点。近年來,对其嗜热机制进行了分子水平的研 究,可归纳为以下4种假说。 (1)类脂的敏感作用嗜热菌细胞质膜的化学成分,随环 境温度的升髙不仅类脂总含量増加,而且细胞中的髙熔点饱 和脂肪酸也增加,即长链饱和脂肪酸増加而不饱和脂肪酸 减少。因此,嗜热菌在髙温下能维持膜的功能,能较好地生 有 (2)重要代谢产物的迅速再合成嗜热菌中 tRNA的周转 率大于中温菌的周转率,核酸中的GC含量也比中温菌高 (3)大分子的熟稳定性—嗜热菌的酶和蛋白质比中温菌的酶每 和蛋白质具有较高的热稳定性。 (4)蛋白质合成系统的热稳定性一嗜热菌的核糖体比中温菌 的核糖体抗热性高
嗜热机制--嗜热菌之所以耐热，主要是其结构及生理上 具有一定特点。近年来，对其嗜热机制进行了分子水平的研 究，可归纳为以下4种假说。 （1）类脂的敏感作用 嗜热菌细胞质膜的化学成分，随环 境温度的升高不仅类脂总含量增加， 而且细胞中的高熔点饱 和脂肪酸也增加，即长链饱和脂肪酸增加，而不饱和脂肪酸 减少。因此，嗜热菌在高温下能维持膜的功能，能较好地生 存。 （2）重要代谢产物的迅速再合成 嗜热菌中tRNAr的周转 率大于中温菌的周转率 ，核酸中的GC含量也比中温菌高。 （3）大分子的热稳定性--嗜热菌的酶和蛋白质比中温菌的酶 和蛋白质具有较高的热稳定性。 （4）蛋白质合成系统的热稳定性--嗜热菌的核糖体比中温菌 的核糖体抗热性高
2.高盐环境中的微生物 -盐湖、盐池和盐腌制的食品等是常见的髙盐环 境。通常把能在含盐量高于15%的环境中生长的微生物称为 极端嗜盐菌,常见的种类有盐细菌属和盐球菌属(表9-5)。 耐盐机理 ①嗜盐菌具有能适应高盐环境的细菌结构和离子浓度。嗜 盐菌有选择性地吸收K十排出Na十的能力,细胞內的高浓度K 既可以防止原生质脱水,又能维持酶和蛋白质等的活性; ②有嗜盐的酶; ③光合盐杆菌的细胞质膜上含有菌视紫素,能利用光能造 成膜内外H十的浓度梯度并藉以产生ATP和向细胞外排出Na+。 对高盐浓度的适应性 酶每的嗜盐性 紫膜的H+泵作用和排盐作用
2．高盐环境中的微生物 高盐环境--盐湖、盐池和盐腌制的食品等是常见的高盐环 境。通常把能在含盐量高于１５％的环境中生长的微生物称为 极端嗜盐菌，常见的种类有盐细菌属和盐球菌属(表9-5)。 耐盐机理： ①嗜盐菌具有能适应高盐环境的细菌结构和离子浓度。嗜 盐菌有选择性地吸收K＋排出Na＋的能力，细胞内的高浓度K＋ 既可以防止原生质脱水 ，又能维持酶和蛋白质等的活性; ②有嗜盐的酶; ③光合盐杆菌的细胞质膜上含有菌视紫素 ，能利用光能造 成膜内外H＋的浓度梯度并藉以产生ATP和向细胞外排出Na＋。 对高盐浓度的适应性 酶的嗜盐性 紫膜的H+泵作用和排盐作用
表9-5微生物的不同嗜盐类群 最适生长盐浓 嗜盐类群 实例 (NaC1) 非嗜盐微生物 <0. 2mo1/L 炎水微生物 弱嗜盐微生物 0.20.5mo1/L 大多数海洋微生物 中等嗜盐微生 0.5-2.5mo1/L 某些细菌和藻类 极端嗜盐微生 2.5-5.2mol/L 盐杆菌和盐球菌 物 耐受范围 金黄色葡萄球菌和其他葡萄球菌,耐盐酵 耐盐微生物 0.2-2.5mo1/L 母菌等
表9-5 嗜 盐 类 群 最适生长盐浓 (NaC1) 实 例 非嗜盐微生物 ＜0.2mol/L 淡水微生物 弱嗜盐微生物 0.2-0.5mol/L 大多数海洋微生物 中等嗜盐微生 物 0.5-2.5mol/L 某些细菌和藻类 极端嗜盐微生 物 2.5-5.2mol/L 盐杆菌和盐球菌 耐盐微生物 耐受范围 0.2-2.5mol/L 金黄色葡萄球菌和其他葡萄球菌，耐盐酵 母菌等
3.高压环境中的微生物 自然界的高压环境主要存在于深海中,多数海洋底部的压 力在100个大气压以上,最深处约为1100个大气压。研究表明 从常压环境中分离的多数微生物在200-600个大气压的高压环 境中将受到抑制或死亡,高压条件主要抑制常压微生物细胞 蛋白质合成、质膜上物质和能量的传递及酶的代谢活性。高压 环境中生长的主要是细菌,如分窩自深海淤泥的耐压假单胞菌, 生长十分迟缓,代时为33天。 3类嗜压菌及其生长静水压(大气压数) 最低生长压最适生长压最高生长压 类型 耐压菌 未测 1-100 500 压菌 400-500 00 极端嗜压菌400700-800 1035
3 自然界的高压环境主要存在于深海中，多数海洋底部的压 力在100个大气压以上，最深处约为1100个大气压。研究表明 从常压环境中分离的多数微生物在200-600个大气压的高压环 境 中将受到抑制或死亡，高压条件主要抑制常压微生物细胞 蛋白质合成、质膜上物质和能量的传递及酶的代谢活性。高压 环境中生长的主要是细菌，如分离自深海淤泥的耐压假单胞菌， 生长十分迟缓，代时为33天。 3类嗜压菌及其生长静水压（大气压数） 类型 最低生长压 最适生长压 最高生长压 耐压菌 未测 1-100 500 嗜压菌 1 400-500 700 极端嗜压菌 400 700-800 1035