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第1篇一、引言微生物作为地球上最基本的生物群体，与人类生活息息相关。
在过去的这一年里，微生物领域的研究取得了显著成果，不仅加深了我们对微生物的认识，也为人类健康、农业、环境保护等领域提供了新的思路。
本文将对微生物领域的研究进展进行总结，并对未来发展趋势进行展望。
二、微生物领域研究进展1. 微生物基因组学微生物基因组学是微生物领域研究的热点之一。
近年来，随着测序技术的快速发展，微生物基因组数据量呈指数级增长。
以下是一些重要进展：（1）微生物基因组注释：通过生物信息学方法，对微生物基因组进行注释，揭示其基因功能、代谢途径等信息。
（2）微生物基因岛研究：发现微生物基因岛在基因转移、适应性进化等方面发挥重要作用。
（3）微生物基因组进化：通过比较不同微生物基因组，研究其进化历程和适应性进化机制。
2. 微生物与人类健康微生物与人类健康密切相关。
以下是一些微生物领域在人类健康方面的研究进展：（1）肠道菌群与疾病：研究发现，肠道菌群与多种疾病的发生、发展密切相关，如肥胖、糖尿病、心血管疾病等。
（2）微生物与抗生素耐药性：随着抗生素的广泛应用，细菌耐药性逐渐增强。
研究微生物耐药机制，为开发新型抗生素提供依据。
（3）微生物与传染病：研究微生物与传染病的相互作用，有助于开发新型疫苗和治疗方法。
3. 微生物与农业微生物在农业领域发挥着重要作用。
以下是一些微生物领域在农业方面的研究进展：（1）微生物肥料：利用微生物促进植物生长，提高农作物产量和品质。
（2）生物防治：利用微生物抑制害虫和病原菌，减少化学农药的使用。
（3）微生物酶制剂：利用微生物生产酶制剂，提高工业生产效率。
4. 微生物与环境保护微生物在环境保护方面具有重要意义。
以下是一些微生物领域在环境保护方面的研究进展：（1）生物修复：利用微生物降解污染物，净化环境。
（2）生物降解：研究微生物降解塑料、有机物等，减少环境污染。
（3）微生物与碳循环：研究微生物在碳循环中的作用，为应对气候变化提供科学依据。
极端环境微生物研究进展极端环境（extreme environment）泛指存在某些特殊物理和化学状态的自然环境，包括高温、低温、强酸、强碱、高盐、高压、高辐射和极端缺氧环境等，适合在极端环境中生活的微生物称为极端微生物（extremophiles）（Margesin and Schinner,2001; Rothschild and Mancinelli,2001; 陈骏等，2006；张敏和东秀珠，2006）。
具有独特的基因类型、特殊生态群落、特殊生理机理和特殊代谢产物。
一、海洋极端环境微生物1．海洋极端环境微生下微生物类型主要为细菌和古生菌，热泉微生物群落主要为异氧发酵菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等；冷泉微生物群落主要为ANME-2族的厌氧甲烷氧化古生菌、硫酸盐还原细菌和ANME-1族厌氧甲烷氧化古菌，这些极端微生物利用CH4和H2S等气体进行能量固定，有较高的生物丰度和较低的分异度，具有垂向和水平分带性，并能营生一套独特的宏体生物（王家生等，2007）。
2．油气资源的形成和演化与时间、温度和有机质组成密切相关（Seewald,2003），油气的产生、运移、圈闭和后期改造过程也大多是在一些特殊环境中进行的，极端微生物活动可能参与了整个过程。
3．探索海洋极端环境下微生物活动，不仅在理论上可将其作为特定地质微生物标志（geomicrobiological signature），揭示现代和地史时期海洋环境变化和地质环境变迁（党宏月等，2006）、探索生物圈与地圈之间协同演化、阐明生物多样性形成机制和认识生命极限等（汪品先，2003；中国大洋钻探学术委员会，2003），而且在实践中指导海洋深水油气田的开发和地史早期潜在烃源岩的寻找。
4．自第一个海底冷泉1984年首次报道后（Paull et al.,1984），迄今全球已至少发现共24处海底冷泉。
冷泉流体一般含有大量甲烷气体，在海底表面通常表现为泥火山，喷口附近发育独特的营甲烷化能自养生物群落，下伏的沉积物中通常伴有天然气水合物，在更深部位则通常为油气藏。
古生菌（极端微生物）在环境保护中的应用摘要：本文介绍了古生菌的特点及利用其极端性在环境保护方面的应用，综述了极端微生物及其产生的极端梅在清洁生产、环保型生物材料的生产及环境污染治理中的应用前景及对环境保护的意义。
关键字：古生菌、极端环境、环境保护、污染治理、清洁环保正文：现代基本把生物分为三大领域: 真核生物( Eucarya) ,细菌(Bacteria) 和古菌(Archaea) . 古菌作为三大领域之一的生物,具有其独特的性质,也是目前生物地球化学研究的热点之一. 古菌和细菌一样,是原核生物,即细胞核没有核膜包裹,细胞核与细胞质没有明显界限. 与真核生物和细菌相比, 古菌代表了生物圈的极限. 例如热网菌属(Pyrodictium) 能在高达121 ℃的温度下存活并生长. 这是至今为止所发现的最耐热生物. 在最初的时候,人们在火山口、盐湖等高热、高盐度、缺氧的极端环境发现有微生物,他们可以在极端恶劣的环境下生存。
现在对古生菌的研究主要集中在以下四个类群：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌以及嗜热嗜酸细菌。
他们和我们人类的生活息息相关，我们可以在很多方面都应用到他们。
尤其是在环境保护中的应用。
一、古菌及古菌的特点古菌是最古老的生命体，古菌一些奇特的生活习性和与此相关的潜在生物技术开发前景，长期以来一直吸引着许多人的注意。
古菌常被发现生活于各种极端自然环境下，如大洋底部的高压热溢口、热泉、盐碱湖等。
古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状，不同古菌规则形状也不相同，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态，有的以单个细胞存在，有的呈丝状体或团聚体。
其直径大小一般在0.1~15μm，丝状体长度有200μm。
古菌的细胞结构与细菌不同，如古菌的细胞外膜就与细菌不同。
大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸（D－氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素如青霉素的作用。
革兰氏阳性古菌的细胞壁含有各种复杂的多聚体，如产甲烷菌的细胞壁含假肽聚糖，甲烷八叠球菌和盐球菌不含假肽聚糖，而含复杂聚多糖。
微生物学研究在生命科学中的发展现状与未来趋势近年来，微生物学研究在生命科学领域取得了显著的进展。
微生物学是研究微生物的科学，微生物包括细菌、真菌、病毒等微型生物体。
通过对微生物的研究，人们不仅深入了解了微生物在地球生态系统中的重要作用，还展示出微生物学在农业、医学、环境保护等方面的巨大潜力。
一、微生物学在农业领域的应用微生物在农业中起着不可忽视的作用。
微生物能够促进土壤肥力的提高，消除土壤中的有害物质，调节植物的生长和免疫系统，抑制植物病原体的侵入。
目前，研究人员正在开发利用微生物来代替化学农药，减少对环境的污染。
具体而言，科学家正在努力研究微生物的种类和作用机制，以及如何将其应用到农业生产中，实现生物农药的可持续发展。
二、微生物学在医学领域的应用微生物与人类健康密切相关。
研究表明，人体内存在着大量微生物群落，这些微生物与人体之间存在着复杂的相互作用。
微生物通过影响人体的免疫系统、代谢过程、营养吸收等方面，对人体健康产生重要影响。
因此，深入了解微生物与人体之间的关系，对于疾病的预防和治疗具有重要意义。
目前，微生物学在医学领域的研究主要集中在两个方面，一是通过微生物组学的研究，了解不同种类微生物对人体健康的影响，为个性化医疗提供依据；二是利用微生物的天然产物或基因工程方法，开发新型抗生素和疫苗，以对抗多药耐药菌株的威胁。
三、微生物学在环境保护中的应用微生物对环境的保护和修复起着重要作用。
微生物可以通过降解有机物质、生物固氮、去除水体中的有害物质等方式，净化环境，保护自然生态系统的平衡。
利用微生物来处理废水、土壤和空气中的污染物已经成为一种有效的环境治理方法。
未来，随着技术的进一步发展，微生物学在环境保护领域的应用将更加广泛，人类对环境的破坏也将得到有效控制。
未来趋势微生物学研究具有广阔的发展前景。
未来，随着技术的不断进步，我们将能够更深入地研究微生物的功能和作用机制。
特别是在基因测序、生物信息学和合成生物学等领域的快速发展，将为微生物学的研究提供强有力的支持。
极端环境下微生物的适应机制【摘要】微生物在极端环境中的适应机制一直是生物学研究的热点之一。
本文首先介绍了极端环境对微生物生存的挑战，包括高温、高盐、酸碱度、高压和辐射等。
接着探讨了微生物在不同极端环境下的适应机制，如产生特定蛋白质来保护细胞结构，调节细胞膜脂质组成以抵御外界压力，以及修复DNA损伤等。
总结了目前研究的进展和展望，指出微生物在极端环境下的适应机制不仅有助于解决生物可持续发展的问题，同时也具有重要的应用前景，如生物技术和环境污染治理等领域。
未来的研究应该进一步深入探索微生物适应极端环境的分子机制，为相关领域的发展提供更多有益信息。
【关键词】微生物、极端环境、适应机制、温度、盐度、酸碱度、压力、辐射、总结、展望、未来方向、意义、应用1. 引言1.1 研究背景极端环境下微生物的适应机制是微生物学领域一个重要的研究方向。
随着人类对地球各种极端环境的探索和利用，对于微生物在这些极端环境中的生存和适应机制的研究也变得尤为重要。
极端环境包括温度极端、盐度极端、酸碱度极端、压力极端以及辐射极端等条件，这些环境下的微生物具有独特的适应机制，能够在极端条件下生存和繁殖。
研究极端环境下微生物的适应机制有助于深入了解微生物的生存策略和繁殖方式，对于拓展生物学领域的研究范围具有重要意义。
对于极端环境下微生物的研究还可以为开发生物技术和生物资源利用提供重要参考。
探究极端环境下微生物的适应机制对于生物学的发展和人类社会的可持续发展都具有重要意义。
通过探索微生物在极端环境中的适应机制，可以为生物学领域的研究和应用提供新的思路和方法，推动生物技术领域的发展和创新。
1.2 研究意义微生物在极端环境中的适应机制一直是科学研究的热点之一。
了解微生物在极端环境中的适应机制，不仅可以帮助我们更好地理解生命的多样性和适应性，还能为生物工程、药物开发、环境保护等领域提供重要的参考和启示。
研究极端环境下微生物的适应机制有助于我们深入探讨生命的极限。
微生物与环境保护范文近年来，随着经济发展的快速推进，人们对环境保护的重要性越来越认识到。
环境污染对人类健康和生态平衡造成了严重威胁。
而微生物作为地球上最古老、最丰富的生物群体之一，在环境保护中发挥着重要作用。
本文将探讨微生物在环境保护中的作用，并提出一些建议和措施来加强微生物与环境保护的关系。
首先，微生物在环境保护中发挥着重要的生态功能。
微生物可以降解废水、废气和固体废弃物中的有机物质，从而减少环境污染。
例如，厌氧微生物可以将废水中的有机物质转化为甲烷气体，既减少了污染物的排放，又获得了一种可再生能源。
此外，微生物还可以降解土壤中的有害物质，恢复土壤的肥力。
通过这些生物降解的过程，微生物有助于维护环境的稳定和生态平衡的保存。
其次，微生物在环境修复中发挥着重要作用。
环境污染事件发生后，微生物可以协助修复受损的生态系统。
例如，在石油泄漏事件中，某些微生物可以利用石油为其能源，并将其分解为无毒的化合物。
这种微生物修复技术被广泛用于石油污染地区的恢复工作中。
此外，微生物还可以通过吸附、沉淀和转化等作用，减少有毒重金属、放射性物质等对环境的危害。
因此，利用微生物的生物修复技术可以有效地降低环境污染和生态系统退化。
然而，微生物在环境保护中的作用还存在一些挑战。
首先，由于工业化和城市化进程的加快，许多地方的微生物资源已经受到了破坏和丧失。
这些微生物株系具有独特的代谢特性和适应性，对于环境修复和处理污染物具有重要意义。
因此，我们需要加强对微生物资源的保护研究，探索和发现更多有效的微生物株系。
其次，微生物在环境保护中的应用还面临技术和经济方面的挑战。
例如，微生物修复技术需要耗费大量的时间和成本，限制了其在实际环境中的应用。
因此，需要加强微生物修复技术的研究和开发，提高其效率和经济性。
为加强微生物与环境保护的关系，我们可以采取以下一些措施和建议。
首先，加强对微生物资源的保护和利用。
通过建立微生物资源库和采集和保存微生物样品，为微生物研究提供更广泛的资源。
微生物的应用与前沿研究微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
虽然微生物在我们日常生活中不可见，但它们在许多领域发挥着重要作用，包括农业、医疗、环境保护等。
本文将介绍微生物的一些应用，并讨论目前微生物研究的前沿进展。
一、农业领域中的微生物应用1. 有益菌的运用在农业生产中，有益菌的运用可以提高作物的产量和品质。
例如，根际微生物可以与植物根系共生，促进植物的营养吸收和生长发育。
此外，一些特定的细菌和真菌可以分解土壤中的有机物质，提高土壤肥力。
因此，运用这些微生物有助于实现可持续农业发展。
2. 生物农药的开发传统的化学农药在农产品生产中使用广泛，但对环境和人体健康存在潜在风险。
而微生物农药则是一种更加环保和安全的替代品。
通过利用微生物的抗菌能力，研发生物农药可以有效控制农作物病虫害，对生态系统造成的损害更小。
二、医疗领域中的微生物应用1. 水质处理一些微生物具有分解有机物和抑制有害细菌生长的能力，因此在水质处理中有重要应用。
例如，利用微生物可以去除水中的有机废物和污染物，提供洁净的饮用水资源。
2. 临床诊断微生物在临床诊断中起着重要作用。
通过对微生物的检测和分析，可以及早判断和确认疾病的类型，帮助医生选择适当的治疗方案。
此外，微生物在疫苗研发方面也扮演着重要角色，为人类的健康提供保障。
三、环境保护中的微生物应用1. 废物处理微生物有能力分解各种有机废物，包括食品废料、污水等。
通过利用微生物的代谢能力，可以将这些废物转化为有用的物质，减少对环境的污染。
2. 油污处理油污对环境造成的污染严重，但是微生物可以通过降解油污的方式进行治理。
一些微生物具有分解石油类物质的能力，因此在海洋溢油事故后的应急处理中起到了关键作用。
微生物研究的前沿进展微生物研究领域不断取得新的突破和发展。
以下是一些当前的研究方向：1. 微生物基因组学随着高通量测序技术的发展，人们对微生物基因组的研究也取得了巨大进展。
通过解析微生物基因组，科学家们可以更好地理解微生物的功能和特性，并应用这些知识来改良农业、医疗和环境保护等方面的应用。
微生物研究在环境保护与资源利用中的应用与前景展望近年来，微生物研究在环境保护与资源利用领域取得了令人瞩目的成果。
微生物的多样性和功能使其成为环境治理和资源开发的重要工具。
本文将从不同角度探讨微生物研究的应用和前景，以期为未来的环境保护与资源利用提供一些思路和参考。
首先，微生物在环境修复中的应用已经取得了显著的成果。
由于人类活动和工业化发展带来的污染，环境中存在大量的有机和无机污染物。
传统的环境治理方法需要耗费大量资源和时间，而微生物修复技术则具有高效、低成本的特点。
微生物可以通过吸附、吸收、转化、降解等方式将污染物转化为无害物质，从而恢复环境的自净能力。
例如，利用微生物菌群可以有效降解废水中的重金属离子和有机物质，减少对环境的污染。
此外，微生物还可以用于土壤修复和生物修复等方面，有效地解决了一些顽固性污染物的治理难题。
其次，微生物在资源利用中也发挥着重要作用。
在传统的资源开发中，常常需要消耗大量的能源和物资，导致资源的浪费和环境的破坏。
而微生物通过各种代谢途径和酶系统，可以利用废弃物和可再生资源进行能量转换和物质转化。
比如，通过微生物菌群的作用，废弃物可以转化为有机肥料，用于农业生产，从而实现废物资源化。
此外，微生物还可以用于生物燃料的生产，通过发酵、厌氧消化等方式将有机废料转化为生物气体和生物酒精，从而提供可再生的能源。
另外，微生物研究还在环境保护和资源利用领域带来了一些新的应用和前景。
目前，微生物生态学、基因组学、代谢组学等前沿技术的发展使得微生物的研究更加深入。
微生物在环境中的相互作用、代谢途径和适应策略等方面的研究将有助于我们更好地理解和利用微生物的功能。
例如，通过对微生物基因组的分析和改造，可以构建出具有特定功能的微生物菌种，用于特定环境的修复和资源的利用。
此外，利用微生物生态系统的理论和方法，可以优化环境保护和资源利用的策略，实现可持续发展。
然而，微生物研究和应用仍面临一些挑战和问题。
环境微生物研究的现状与展望近年来，环境微生物研究受到了越来越多的关注。
微生物是生态系统中不可或缺的重要组成部分，这些微观生命体的生长、代谢和演化与全球的生物多样性、土壤质量、地球气候等诸多方面息息相关。
环境微生物研究旨在深入了解这些微生物在不同环境中的分布、演化、生态功能等方面，为保护环境、改善生态系统健康状况提供科学支持。
本文将从目前研究热点出发，介绍环境微生物研究的现状与展望。
一、环境微生物在污染物治理领域的应用近年来，污染问题日益突出，环境微生物在污染物治理领域的应用备受关注。
通过研究微生物对污染物的降解、转化和吸附等作用，可开发出高效、低成本、环保的生物处理技术。
例如，微生物在生物膜反应器、生物滤池、生物燃料电池等技术中的应用，为废水、废气的处理提供了新思路；生物修复技术也得到了广泛应用，如利用微生物协同实现重金属、石油污染土壤的修复等。
未来，环境微生物的应用前景将更为广阔，不仅局限于治理传统的有机物、无机物污染，更会向复杂性、多样性方向拓展。
二、微生物群落结构及多样性研究微生物是高度多样化的生命体，其分布和数量在不同环境中存在巨大的差异。
微生物群落结构及多样性研究，是了解微生物在不同环境中的分布规律、生态功能、生境适应性和演化等方面的关键。
通过分子生物学技术等手段，可以对环境中的微生物进行高通量、高灵敏的分析，建立完整、系统的微生物群落地图，并进一步关联其与环境因素、生物地球化学循环等方面的关系。
此外，对微生物多样性的研究也可为开发新的生物资源和药物提供帮助。
三、微生物与宿主系统互动研究微生物生活在各种宿主体内，如人体、动物、植物等，与其互动关系直接影响到宿主的健康和生长发育。
近年来，越来越多的研究表明，微生物在宿主体内的分布和多样性与其健康状态密切相关。
研究人员通过测序、代谢组学、免疫学等技术方法揭示了微生物与宿主体内健康及疾病发生的关系，并探讨了微生物干预和调节宿主体内微生物群落的治疗应用前景。
第25卷第3期河北工业科技Vol.25,No.32008年5月Hebei Journal of Industrial Science and TechnologyMay 2008 文章编号:100821534(2008)0320169203极端微生物及在环境保护中的研究进展张立辉1,郭建博1,尹 明2(1.河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄 050018;2.同济大学环境科学与工程学院,上海 200092)摘 要:在天然极端环境中生存的极端微生物,具有独特的结构、代谢类型、生理机能和遗传因子,对极端微生物的分类及其适应机理进行了描述,介绍了极端微生物在环境保护中的研究现状,并对其应用前景进行了展望。
关键词:极端微生物;适应机理;环境保护中图分类号:X172 文献标识码:AAdvances of extremop hiles in environmental protectionZHAN G Li 2hui 1,GUO Jian 2bo 1,YIN Ming 2(1.School of Environmental Science and Engineering ,Hebei University of Science and Technology ,Shijiazhuang Hebei 050018,China ;2.School of Environmental Science and Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China )Abstract :Extremophiles existing in the natural extreme environment have special structure ,metabolic type ,physiologicalf unctions and gene.In this paper ,classification and adaptive mechanism of extremophiles are discussed ,application of Ex 2tremophiles in environmental protection is reviewed ,and its application prospect is forecasted.K ey w ords :extremophiles ;adaptive mechanism ;environmental protection收稿日期:2007208220;修回日期:2008203201责任编辑:王海云基金项目:河北省自然科学基金资助项目(E200700063)作者简介:张立辉(19802),女,河北邢台人,硕士研究生,主要从事水污染控制与废水资源化方面的研究。
极端微生物是在极端自然环境中能生长繁殖的微生物的总称,这类微生物在极端自然条件下,逐步形成了独特的结构、生理机能和遗传因子,在生命起源、系统进化等方面具有重要的启示作用。
极端微生物特殊的多样化适应机制及其代谢产物将使某些新的生物技术手段成为可能,具有极大的研究及应用价值,在多个领域将有良好的应用前景。
1 极端微生物的主要类群及适应机理极端微生物主要类群包括嗜酸、嗜碱、嗜盐、嗜热、嗜冷、嗜压、抗辐射、极端厌氧等微生物,上述微生物均以特有的适应机理而生存在极端自然环境中。
1.1 嗜酸微生物嗜酸微生物可分为极端嗜酸型、嗜酸型和耐酸型。
极端嗜酸型微生物一般指生活环境p H 值在1.0以下,生长在火山区或含硫量极为丰富的地区,多为古细菌;嗜酸型微生物生长的p H 值上限为3.0,适宜生长p H 值在1.0～2.5之间;耐酸型微生物生长的p H 值上限为5.0,适宜生长p H 值在3.0～4.5之间。
根据对营养要求的不同,嗜酸菌又可分为化能自养菌和化能异养菌,即无机化能营养菌和有机化能营养菌[1]。
研究结果表明,虽然嗜酸微生物生长的外部环境呈酸性,但通过一定的机制可使其细胞内部的p H 值接近中性,其适应机理主要有“泵说”、“屏蔽说”和“平衡说”3种[2～6]。
实际研究发现,即使终止呼吸过程和能量代谢,细胞内仍保持着中性。
因此,“泵说”和“平衡说”解释细胞内呈中性的原因仍存在着缺陷,而“屏蔽说”解释其适应机理较为适宜。
1.2 嗜碱微生物嗜碱微生物可分为嗜碱型、耐碱型、专性嗜碱型和兼性嗜碱型。
嗜碱型一般指生活环境p H值在8.0以上,适宜生长p H值为9.0～10.0之间的微生物;耐碱型是一类能在高p H值条件下生长,但适宜生长p H值并不在碱性范围的微生物;有些在p H 值中性或以下不能生长的称为专性嗜碱菌,在p H 值中性或以下也可以生长的称为兼性嗜碱菌[7]。
嗜碱微生物中存在Na+/H+反向运输系统。
当细胞呼吸时,通过呼吸链分泌H+,细胞质变为碱性,此时Na+/H+反向运输系统将Na+排出以交换H+进入细胞质内,恢复并维持细胞内的酸碱平衡,保证了生命大分子物质的活性和代谢活动正常进行。
为实现这一目的,细胞内需要有足够的Na+, Na+必须通过跨膜循环以维持Na+梯度。
已发现3个基因位置与Na+/H+反向运输系统的载体有关,这些基因编码的蛋白质对于维持依赖Na+的胞内p H值的稳定性起着很重要的作用,Na+梯度另一主要功能是嗜碱菌合成A TP的动力。
可见嗜碱菌是通过Na+替H+作为动力来源以适应极端碱性环境的。
1.3 嗜盐微生物高盐环境中生存的微生物可划分为3类:耐盐菌能耐受一定浓度的盐溶液,但在无盐条件下生长最好;嗜盐菌必需生长在一定浓度的盐溶液中,且有一个适宜生长浓度;多能盐生菌属一特殊类群的菌,能在从零至饱和的盐溶液中生长,但存在一个最佳生长盐浓度。
为了能在高盐环境中生存,各种嗜盐菌具有不同的适应环境机理。
嗜盐厌氧菌、嗜盐硫还原菌以及嗜盐古菌可在细胞内积累高浓度钾离子(4～5 mol/L)以抑制胞外高浓度盐的渗透。
然而,正是由于胞内高浓度钾离子的存在,使得这类微生物对环境中离子浓度的降低缺少有效的适应能力。
嗜盐真核生物、嗜盐真细菌和嗜盐甲烷菌的嗜盐机理是在胞内积累大量的小分子极性物质,如甘油、单糖及其衍生物。
这些小分子极性物质可帮助细胞从高盐环境中获取水分,并在细胞内能够被迅速地合成和降解。
因此,此类微生物对环境渗透压的改变有较强的适应能力[8]。
1.4 嗜热微生物最高生长温度为60℃,适宜生长温度高于50℃的称为嗜热菌;而生长温度超过90℃,适宜生长温度高于65℃的称为极端嗜热菌[9]。
极端嗜热菌的耐热机制主要体现在以下方面[9]:细胞膜中含有高比例的长链饱和脂肪酸和具有分支链的脂肪酸及甘油醚化合物,增加了膜的稳定性;细胞内呼吸链蛋白质和大量的多聚胺及热稳定性较高的转移核糖核酸(t RNA),受硫化的核苷酸作用使其构象变化受到限制,并增加了邻近的碱基堆聚力,具有良好的热稳定性。
1.5 嗜冷微生物根据其生长温度不同,嗜冷微生物可分为2类[10]:必须在低温下生活,最高生长温度为20℃,适宜温度为15℃,在0℃可生长的微生物称嗜冷菌;生长温度高于20℃,适宜温度高于15℃,在0～5℃可生长繁殖的微生物称为耐冷菌。
嗜冷微生物在长期的生物进化过程中形成了一系列的适应低温的机制。
这些机制包括在低温环境中微生物可进行营养物质的吸收和转运、DNA的复制合成、蛋白质的合成、合成代谢和分解代谢、能量代谢、细胞的分裂以及冷休克蛋白的合成等。
2 极端微生物在环境保护中的应用极端环境下生存的微生物,以其奇特的代谢类型、结构及生理机能在工业生产中得到应用[1,9,11,12],针对生产、生活中产生的极端污染物,采用极端微生物进行治理近年来也受到人们的关注。
对嗜酸菌应用研究较多的是无机化能自养菌,这些嗜酸菌氧化Fe2+、元素硫及硫化物的生理特性,被用在冶金、环保和农业等领域。
近十几年来,由于环境污染的日益严重,使得生物洁净煤技术的研究受到关注,主要是利用嗜酸硫杆菌脱除煤中的无机硫。
研究表明,嗜热嗜酸菌(如硫化菌)既能脱除煤中无机硫也能脱除有机硫,嗜酸硫杆菌还可以用来处理含硫废气、改良土壤[1]。
根据嗜碱微生物产生的碱性酶有在高p H值下稳定的特点,可应用于许多碱性环境的废水处理。
例如,由嗜碱芽孢杆菌产生的木聚糖酶能够水解木聚糖产生寡聚糖和木糖,可用来处理人造纤维废物[13]。
碱性果胶酶可用于一些传统工业加工过程所产生废物的处理,如织物和植物纤维的处理、油的提取、污染果胶的污水的处理等[4]。
嗜盐菌在高盐污水的处理、海水淡化、盐碱地改造以及能源开发等方面可发挥重要作用。
例如:在环境生物治理方面,利用生物系统处理高盐有机工业废水在技术上是可行的[14]。
L IAN G等对高盐度有机废水进行吹脱和冷却预处理后,再利用SBBR (序批式生物膜反应器)处理,取得了良好效果[15]。
高温废水生物处理的基础是嗜热微生物。
嗜热071河 北 工 业 科 技 第25卷 微生物的活性是决定高温废水处理效果的关键因素。
许多学者在高温条件下对活性污泥(AS)反应器的运行进行了可行性研究,结果证明,高温下应用AS技术是可行的,但处理的最适对象及最适条件,需进一步深入研究[16,17]。
满春生研究了温度对活性污泥法处理含酚废水的影响,结果表明,提高温度可显著提高活性污泥法处理含酚废水的效率[18]。
COU ILLA RD等采用半连续进水生物反应器对屠宰废水进行高温好氧处理,高温处理效率10倍于中温处理效率[19]。
低温微生物在生物修复中的作用日益突出,主要应用在表面活性剂、原油及废水中微量油脂的降解等领域[20]。
寒冷环境下污染物生物降解能力的提高可通过低温微生物特有的冷适应酶实现,这一方法不但可使大规模的牲畜粪便厌氧耐冷分批消化成为可行,同时也使低温下鱼类加工厂中大量油渣以及寒冷地区污染物的生物降解成为可能[21]。
例如:KOL ENC在耐冷P.p utida中进行了嗜温型质粒介导的降解能力的转移和表达,该转移接合体在0℃的低温条件下仍能降解甲苯甲酸盐,并以此作为唯一碳源[22]。
将嗜温菌在代谢方面的有用性能经质粒介导转移至低温菌中[19],能够增进利用低温微生物从不同的寒冷环境中去除污染物的可能性。
3 结 语在目前的工业生产和人类活动所排放的废弃物(如废水、废气、固体废物)中有些会处于一极端的环境状态(高温、低温、高盐、高p H值、低p H值等)。
采用常规的生物技术进行净化,受极端环境条件的影响,致使生物处理效果差,效率低,有些则不能进行处理净化,其他处理方法(物化法、化学法)则存在着投资大、运行费用高等缺点。
此类废弃物的处理是目前环境保护中的难题,深入开展极端微生物生化特性及应用技术研究,对于拓宽生物技术在环境保护中的应用范围,提升环境生物技术水平有着重要意义,且具有广阔的应用前景。
