嗜碱微生物.doc

嗜极微生物之嗜碱微生物摘要: 生长和繁殖是生物在任何环境中成功竞争的决定性因素。人们已经发现许多极端环境,如地热环境、极地、酸性和碱性的泉,以及海洋深处的高压冷环境, 都栖息着能够适应这些环境的特殊微生物。本文中主要阐述的是嗜碱微生物,其中主要包括嗜碱微生物的生态分布、生理学、生物能力学、遗传学以及生物技术方面的应用。关键词:嗜碱微生物碱性生长环境所谓极端环境是指只有一些有限的有机体能够生长的环境。在这些严酷的环境中,有些有机体不仅可以存活,而且生长繁殖着。在极端环境中栖息的微生物, 被成为嗜极微生物,这个词是由 MacElroy 于1974 年提出来的,现在已被广泛采用,作为一个有用的专用名称,来称谓各种极端环境中的微生物。嗜极微生物主要包括:嗜盐微生物、嗜碱微生物、嗜酸微生物、嗜热微生物、嗜冷微生物和嗜热微生物等等。嗜碱微生物是指那些最适生长在 以上,通常在 pH9 —10之间生长的微生物。而能在高 pH值条件下生长,但最适值并不在碱性 pH值范围的微生物则称为嗜碱微生物。在嗜碱微生物中,有些细菌在 pH 值中性或以下不能生长,称为专性嗜碱菌,而有些细菌在 pH 值中性或以下可以生长,称为兼性嗜碱菌。嗜碱菌的价值已被广泛认识,首先是开发利用新的微生物资源;其次是微生物生理、遗传和分类乃至生命科学级相关学科许多领域的基础研究,如功能基因组学;再次是微生物进化,生命起源的研究提供新的材料。一、嗜碱微生物的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,极端碱性的湖如肯尼亚的玛格达湖和埃及的 wady natrun 湖,都是地球上最稳定的碱性环境,那里的 pH高达 — 。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要来源。还有人为产生的碱性环境如石灰水、碱性污水等。嗜碱微生物有两个主要的生理类群:嗜盐嗜碱微生物和非嗜盐嗜碱微生物。前者的生长需要碱性和高浓度盐。柳耀建等( 2000 )从内蒙古监护中分离出一株嗜碱菌,七生长 pH 范围为 8 —13, 为好氧型,杆状,能运动的革兰氏阴性菌,可产生碱性淀粉酶。Pikuta 等在2000 年发现了一个新的嗜碱菌,此菌为中度嗜热的硫酸盐还原细菌,专性厌氧,不运动,革兰氏阳性菌,是可形成孢子的弯曲杆菌。 — , 最适生长 pH值为 — 。二、嗜碱微生物的生理学 1、胞内 pH值与嗜中性微生物最重要的区别,是大多数嗜碱微生物的最适生长 pH 值范围在10 左右。细胞内 pH 值与环境 pH 值的区别影响着离子和物质的跨膜运输。直接测定细胞内 pH 值是困难的,因此主要应用几种间接的方法。其中之一是化合物在细胞中的分布,这些化合物不是由细胞主动运输的。 2、Na +离子和膜运输嗜碱微生物能够在 pH在9—11的范围内正常生长,并且生长要求 Na +。已经证明,环境中 Na + 的存在,对嗜碱芽孢杆菌 sp. 的跨膜溶质运输是必须的。根据化学渗透理论,由自由 ATP 酶或呼吸引起的腺苷三磷酸代谢分泌的氢离子,产生细胞中的质子迁移力。然后质子被再次结合到细胞中不同物质的共同运输体系中。 3、嗜碱微生物的鞭毛许多嗜碱微生物如嗜碱芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌 RAB 和一些未定名的芽孢杆菌都是有鞭毛、能运动的。这些嗜碱微生物在