极端微生物PPT优秀PPT.ppt

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1、极端微生物是这个星球留给人类独特的生物资源和极其珍贵的科极端微生物是这个星球留给人类独特的生物资源和极其珍贵的科研素材。开展极端微生物的探讨，对于揭示生物圈起源的奇异，研素材。开展极端微生物的探讨，对于揭示生物圈起源的奇异，阐明生物多样性形成的机制，相识生命的极限及其与环境的相互阐明生物多样性形成的机制，相识生命的极限及其与环境的相互作用的规律等，都具有极为重要的科学意义。极端微生物中发觉作用的规律等，都具有极为重要的科学意义。极端微生物中发觉的适应机制，还将成为人类在太空中找寻地外生命的理论依据。的适应机制，还将成为人类在太空中找寻地外生命的理论依据。极端微生物探讨的成果，将大大促进微生物在

2、环境爱护、人类健极端微生物探讨的成果，将大大促进微生物在环境爱护、人类健康和生物技术等领域的利用。康和生物技术等领域的利用。我国对微生物的探讨已有我国对微生物的探讨已有20多年的历史，探讨内容涉及极端多年的历史，探讨内容涉及极端微生物的资源调查、物种分析以及生理生态探讨等。近年来，又微生物的资源调查、物种分析以及生理生态探讨等。近年来，又在极端微生物分子生物学、基因组学和蛋白质组学等方面取得了在极端微生物分子生物学、基因组学和蛋白质组学等方面取得了重要进展。重要进展。1嗜酸微生物嗜碱微生物嗜冷微生物嗜热微生物嗜盐微生物耐辐射微生物嗜压微生物2n概念概念n 只能生活在低只能生活在低PH(4）条件

3、下，）条件下，在中性在中性PH下即死亡的微生物称嗜酸下即死亡的微生物称嗜酸微生物或嗜酸菌。少数种类还可以微生物或嗜酸菌。少数种类还可以生活在生活在PH2的环境中。很多真菌和的环境中。很多真菌和细菌可生长在细菌可生长在PH5以下，少数甚至可以下，少数甚至可生长在生长在PH2中，但因为在中性中，但因为在中性PH下下也能生活，故只能归属于耐酸微生也能生活，故只能归属于耐酸微生物。物。n 3冶金应用利用冶金应用利用环境爱护应用环境爱护应用医疗应用医疗应用 在在不不同同领领域域上上的的应应用用4嗜嗜酸酸菌菌将将贫贫矿矿和和尾尾矿矿中中金金属属溶溶出出并并回回收收的的方方法法称称为为生生物物湿湿法法冶冶金

4、金。自自养养型型细细菌菌则则不不须须要要外外加加有有机机碳碳源源，可可以以利利用用空空气气中中的的 CO2 作作为为生生长长所所需需的的碳碳源源，所所以以在在目目前前的的生生物物浸浸矿矿领领域域被被大大量量接接受受。最最近近通通过过分分别别海海底底沉沉积积物物样样品品得得到到的的嗜嗜酸酸异异养养微微生生物物，在在酸酸性性厌厌氧氧条条件件下下，微微生生物物利利用用MnO2 作作为为代代谢谢呼呼吸吸链链最最终终电电子子受受体体，传传递递氧氧化化有有机物产生的电子，还原溶浸机物产生的电子，还原溶浸MnO2。n 冶冶金应金应用利用利用用1 1有有探探讨讨者者利利用用氧氧化化亚亚铁铁硫硫杆杆菌菌来来处处

5、理理酸酸性性矿矿山山废废水水中中的的Fe2+形形成成Fe3+，再再使使Fe3+水水解解并并形形成成沉沉淀淀析析出出。与与传传统统选选矿矿工工艺艺相相比比，微微生生物物浸浸出出工工艺艺具具有有能能耗耗低低工工艺艺流流程程简简洁洁易易操操作作环环境境污污染染相相当当小小等等主主要要优优点点。利利用用嗜嗜酸酸菌菌处处理理污污泥泥中中的的重重金金属属，Cu、Zn、Ni、Cd 等等的的去去除除率率可可达达80%以以上上，而且处理成本比传统的无机酸溶解法低得多而且处理成本比传统的无机酸溶解法低得多环境环境爱护爱护应用应用2 23医医疗疗应应用用 嗜酸微生物生产的耐酸酶可能的应用包括从嗜酸微生物生产的耐酸酶

6、可能的应用包括从催化酸性溶液中化合物的合成到动物饲料添加催化酸性溶液中化合物的合成到动物饲料添加剂，它被用来在动物的胃中发挥作用，改善廉剂，它被用来在动物的胃中发挥作用，改善廉价粮食的可消化性，以避开对更加昂贵食物的价粮食的可消化性，以避开对更加昂贵食物的要求。一种克服酒醉的含有嗜酸嗜碱耐高温微要求。一种克服酒醉的含有嗜酸嗜碱耐高温微生物基因产物的制品，可爱护肝脏及人体其他生物基因产物的制品，可爱护肝脏及人体其他器官免于酒精毒害，是已有的微生物基因产物器官免于酒精毒害，是已有的微生物基因产物在基因修复领域的应用。在基因修复领域的应用。5n 简介：简介：嗜碱微生物是指最适生长在嗜碱微生物是指最适

7、生长在pH80以上，通常在以上，通常在9-10之间的微之间的微生物，主要有巴氏芽孢杆菌、嗜碱芽生物，主要有巴氏芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌等。碱性环境较少见，如石灰孢杆菌等。碱性环境较少见，如石灰厂排放水、某些含碱食品制造过程的厂排放水、某些含碱食品制造过程的污染、碳酸盐湖及碳酸盐沙漠。能在污染、碳酸盐湖及碳酸盐沙漠。能在pH9以上生长，而生长的最适以上生长，而生长的最适pH为中为中性或接近中性的微生物称为耐碱微生性或接近中性的微生物称为耐碱微生物物n 6生态分布 地球上碱性最强的自然环境是碳酸盐湖及碳酸盐荒漠，那里的pH高达10.511.0。我国的碱性环境则有青海湖等。碳酸盐是这些环境碱性物质的主

8、要来源。还有人为产生的碱性环境如石灰水、碱性污水等。生物用途嗜碱菌在发酵工业中，可作为很多种酶制剂的生产菌。由嗜碱细菌产生的蛋白酶具有碱性条件下催化活力高、热稳定性强之优点，常作为洗涤剂的添加剂。由嗜碱芽孢杆菌产生的木聚糖酶能够水解木聚糖产生木糖和寡聚糖，因此可用来处理人造纤维废物。7n嗜冷微生物（嗜冷微生物（psychrophilepsychrophile）是一）是一种最低生长温度种最低生长温度0 0 以下，最适生以下，最适生长温度长温度 15 15，最高生长温度，最高生长温度2020左右的细菌，一般生长在地球左右的细菌，一般生长在地球两极，海洋深处。还有种兼性嗜冷两极，海洋深处。还有种兼性

9、嗜冷菌，能在菌，能在0 0 生长，但最适生长温生长，但最适生长温度度 2040 2040。常见于冷水，土壤，。常见于冷水，土壤，冰箱变质腐败的食物中，是影响冰冰箱变质腐败的食物中，是影响冰箱中食物变质的的主要微生物类群。箱中食物变质的的主要微生物类群。8兼性嗜冷菌兼性嗜冷菌专性嗜冷菌专性嗜冷菌嗜冷微生物嗜冷微生物分类分类适适应应在在低低于于20以以下下的的环环境境中中生生活活，高高于于20即即死死亡亡。有有一一种种专专性性嗜嗜冷冷菌菌，在在温温度度超超过过22时时，其其蛋蛋白白质质的的合合成成就就会会停停止止。专专性性嗜嗜冷冷菌菌的的细细胞胞膜膜内内含含有有大大量量的的不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸

10、，而而且且会会随随温温度度的的降降低低而而增增加加，从从而而保保证证了了膜膜在在低低温温下下的的流流淌淌性性，这这样样，细细胞胞就就能能在在低低温温下下不不断断从从外外界界环环境境中中吸吸取取养养分物质分物质以在低温下生长，但也可以在20以上生长。探讨开发嗜好冷微生物的最适反应温度低的酶，在工业和日常生活中都有应用价值。9特点特点1）嗜嗜冷冷微微生生物物的的酶酶在在低低温温下下能能有有效效起起催催化化作作用用，其其酶酶的的二二级级结结构构含含有有较较多多的的螺螺旋旋，能能使使酶酶蛋蛋白白在在寒寒冷冷环环境境中中有有较较强强的的弹弹性性。2）嗜嗜冷冷微微生生物物的的酶酶有有较较强强的的极极性性，

11、含含有有较较少少的的亲亲水水性性氨氨基基酸酸，有有助助于于在在低低温温下下保保持持蛋蛋白白质质的的弹弹性性及及酶酶的的活活性性。3）嗜嗜冷冷微微生生物物细细胞胞膜膜的的脂脂类类中中不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的含含量量较较 高高，在在 低低 温温 下下 膜膜 也也 能能 保保 持持 半半 流流 淌淌 1。生态分布生态分布嗜嗜冷冷菌菌对对温温度度很很敏敏感感，即即使使在在很很短短的的时时间间内内受受热热也也会会造造成成确确定定的的损损害害甚甚至至死死亡亡，因因此此分分布布受受到到环环境境的的限限制制，他他们们的的主主要要分分布布在在永永久久性性的的冷冷环环境境中中，如如南南北北极极，冰冰窖窖，高高

12、山山，深深海海及及性性冷冷环环境境中中分分布布的的微微生生物物，耐耐冷冷菌菌仍仍旧旧占占大多数。大多数。10由于嗜冷菌可在由于嗜冷菌可在0-8 0-8 的一般家用冰箱中生长、发育，因而的一般家用冰箱中生长、发育，因而常常给人的健康带来威逼。通常人们习惯的认为，无论是生、熟常常给人的健康带来威逼。通常人们习惯的认为，无论是生、熟食品，只要放在冰箱中便可长期保存、久置不腐，安然无恙。然食品，只要放在冰箱中便可长期保存、久置不腐，安然无恙。然而，食物一旦被嗜冷菌污染，久置冰箱，反而使嗜嗜冷菌大量繁而，食物一旦被嗜冷菌污染，久置冰箱，反而使嗜嗜冷菌大量繁殖，一经食用，便可酿成几环甚或不幸。殖，一经食用

13、，便可酿成几环甚或不幸。对于久置冰箱的食物确定要尽力充分加热处理后再食用。对于久置冰箱的食物确定要尽力充分加热处理后再食用。人为环境中的嗜冷菌11嗜热微生物是一类生长温度跨度在嗜热微生物是一类生长温度跨度在4040150150之间的微生物之间的微生物,它可分为它可分为轻度嗜热轻度嗜热(最适生长温度低于最适生长温度低于60)60)、中度嗜热中度嗜热(最适生长温度低于最适生长温度低于85 85 和极度嗜热和极度嗜热(最适生长温度大于最适生长温度大于85),85),主要分布于地热环境和其它主要分布于地热环境和其它高温环境高温环境(如堆肥、厩肥、高温水处如堆肥、厩肥、高温水处理厂理厂)。12作用的最佳

14、温度高 嗜热酶作用最佳温度大多数在6080 之间,但也有少数例外。具有良好的耐热性 具有良好的PH和热稳定性 嗜热酶是一类主要来源于嗜热微生物的热稳定酶嗜热酶是一类主要来源于嗜热微生物的热稳定酶,能够能够在高温下长时间保持活性而不变性在高温下长时间保持活性而不变性,其特点可概括为其特点可概括为三三点：点：13生长的最适盐浓度大于0.2mol/L0.2mol/L（氯化物）的微生物。依据微生物对盐的须要可分为非嗜盐微生物、弱嗜盐微生物、中度嗜盐微生物、极端嗜盐微生物。耐盐微生物（halotolerant halotolerant microorganismmicroorganism）属于非嗜盐微生

15、物，但在较高盐浓度中仍能生长。14嗜嗜盐盐微微生生物物积积累累或或产产生生一一些些能能使使细细胞胞内内外外渗渗透透压压维维持持平平衡衡又又有有助助于于细细胞胞正正常常新新陈陈代代谢谢的的兼兼容容性性物物质质。除除此此之之外外,嗜嗜盐盐菌菌普普遍遍能能合合成成糖糖、氨氨基基酸酸等等,以以调调整整渗渗透透压压,维维持持细细胞胞在在高高盐盐环环境境下下正正常常地地进进行行代谢活动，所以嗜盐微生物能在高盐环境下生长。代谢活动，所以嗜盐微生物能在高盐环境下生长。为何嗜盐微生物能在高盐环境下生长？为何嗜盐微生物能在高盐环境下生长？15人在辐射剂量人在辐射剂量4 410Gy10Gy（辐射剂量国际单（辐射剂量

16、国际单位，每位，每1kg1kg受照射物质吸取受照射物质吸取1J1J核辐射能时，核辐射能时，其核辐射剂量称为其核辐射剂量称为1Gy1Gy）健康就受到影响，）健康就受到影响，老鼠致死辐照剂量是老鼠致死辐照剂量是4.54.512Gy12Gy1 1，一般微生物可耐受的最高剂量为一般微生物可耐受的最高剂量为3000Gy3000Gy，而对于可在很高剂量的辐射环境下生，而对于可在很高剂量的辐射环境下生存的微生物，通常称为耐辐射微生物。存的微生物，通常称为耐辐射微生物。16有关的应用探讨耐辐射微生物大多数都有极强的抗电离辐射，抗氧化，抗干旱的生物功能，随着对这耐辐射微生物大多数都有极强的抗电离辐射，抗氧化，抗

17、干旱的生物功能，随着对这类微生物的探讨渐渐深化，人们越来越关注这类抗逆性很强的微生物应用探讨，探讨类微生物的探讨渐渐深化，人们越来越关注这类抗逆性很强的微生物应用探讨，探讨表明，这类微生物在环境工程、工业、农业、医药、化妆品等方面的有广泛的应用前表明，这类微生物在环境工程、工业、农业、医药、化妆品等方面的有广泛的应用前景。景。17必需生长在高静水压环境中的微生必需生长在高静水压环境中的微生物称嗜压微生物，因它们均为原核物称嗜压微生物，因它们均为原核微生物，也可称嗜压菌。嗜压微生微生物，也可称嗜压菌。嗜压微生物普遍生活在深海区，少数生活在物普遍生活在深海区，少数生活在油井深处。油井深处。18三类嗜压菌及其生长静水压三类嗜压菌及其生长静水压*1atm=101kPa19极端微生物的应用和探讨，将是取得现代生物技术优势的重要途极端微生物的应用和探讨，将是取得现代生物技术优势的重要途径，美国、日本、欧洲等国在极端微生物探讨开发方面有着激烈径，美国、日本、欧洲等国在极端微生物探讨开发方面有着激烈的竞争，我国的生物探讨技术水平仍旧落后，加强极端微生物的的竞争，我国的生物探讨技术水平仍旧落后，加强极端微生物的探讨，将是我国生物技术实现跨越式发展的一次机会探讨，将是我国生物技术实现跨越式发展的一次机会望展2021