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极端微生物及其在环境保护中的应用 摘要：本文综述了极端微生物的种类、生理特点和生理机制，介绍极端微生物在环境保护中的应用。 Abstract:This paper mainly introduce the types, characteristics and biological mechanism of extremophiles. Application of extremophiles and extremozymes in environmental protection is summarized. 关键词：极端微生物、生理机制、环境保护 Key words: extremophiles, biological mechanism, environmental protection 极端微生物是指生活在极端环境中微生物，极端环境包括如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压、高辐射等 1极端微生物的主要类群 根据极端环境的不同，目前极端微生物主要分为：嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物和嗜压微生物。 1.1 嗜热微生物 最适生长温度高于45℃～50℃ 的微生物称为嗜热微生物。按微生物生长的耐热程度的不同可分为5个不同类群：耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌、超嗜热菌[2～4]。耐热菌最高生长温度在45～55 ℃之间，低于30 ℃也能生长；兼性嗜热菌最高生长温度在50～65 ℃之间，也能在低于30 ℃条件下生长；专性嗜热菌最适生长温度在65～70 ℃，不能在低于40～42 ℃条件下生长；而极端嗜热菌最高生长温度高于70 ℃，最适温度高于65 ℃，最低温度高于40 ℃；超嗜热菌最适生长温度在80～110 ℃，最低生长温度在55 ℃左右。 嗜热微生物通常生长在如火山口、热泉、堆肥、强烈太阳辐射加热的地面等，只有这些特殊的地区才有如此高的温度，或者在一些人工高温环境，如高温工业水等。1965年，美国科学家 Thomas D.Brock在美国黄石国家公园的热泉中，首次分离到一株极端嗜热细菌—水生栖热菌（Thermus aquaticus） ，它们可以在高于80 ℃ 的热泉水中生长。以后又在海底火山口发现了大量的氧化硫的化能硝化细菌、氢氧化细菌等。1998 年初，我国科研人员在云南腾冲地区考察时在沸泉中发现了一种泉生热孢菌， 最适75 ℃左右生长，这是第一个被发现的这种极端嗜热菌， 是国际上从未报道过的新菌种[5]。已发现的极端嗜热菌有20多个属，大多为古细菌。此外，污泥、 温泉和深海地热海水中， 还生活着能产甲烷的嗜热细菌，其环境温度高，盐浓度大，压力也非常高，实验室很难分离和培养。而嗜热真菌通常存在于堆肥、干草堆和碎木堆等高温环境中，有助于一些有机物的降解[6]。 1.2 嗜冷微生物 最适生长温度在20 ℃以下的微生物称为嗜冷微生物[2]。嗜冷微生物生活在地球两极地区、高山、冰川、海洋深处等地。根据其生长的温度特性可分为嗜冷菌和耐冷菌两类。嗜冷菌，是一类必须生活在低温条件下且其最高生长温度不超过20 ℃，最适生长温度在15 ℃，在0 ℃或低于0 ℃下可生长繁殖的微生物。已发现的嗜冷菌有真细菌、蓝细菌、 酵母菌、真菌和藻类及嗜冷古细菌。嗜冷菌对温度的变化很敏感，20 ℃以上很快即引起死亡，因此，其适应的温度范围较窄。嗜冷菌数量很少，即使在南北两极分离到的微生物中嗜冷菌占的比例也很少。耐冷菌，是一类最高生长温度高于20 ℃，最适生长温度高于15 ℃，在0～5 ℃可生长繁殖的微生物。如冷水中、冰箱中均存在着大量的耐冷菌。它们能在较宽的温度范围内生长，在许多低温环境中均可分离到[7 ]。 1.3 嗜酸微生物 最适生长pH在3以下的微生物称为嗜酸微生物[8]。嗜酸微生物分布在酸性矿山废水、生物沥滤堆以及含硫温泉和土壤中。根据不同分类的标准可将嗜酸菌分为不同的类群。以耐酸程度为标准，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 pH 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 pH 值上限为3. 0，适宜生长pH 值在1. 0~ 2.5 之间。耐酸型微生物生长的 pH 值上限为 5. 0，适宜生长 pH 值在3. 0~ 4. 5之间。以最适生长温度为标准，可将嗜酸菌分为中温菌、 中度嗜热菌和极度嗜热菌，若以碳源为标准，则可分为化能自养菌和化能异养菌[9]。 1.4 嗜碱微生物 最适生长pH在9.0以上的微生物称嗜碱微生物[2]。嗜碱菌生存的自然环境是碳酸盐湖及碳酸盐荒漠，极端碱性湖，人为碱性环境是石灰水、碱性污水等。嗜碱微生物可分为专性嗜碱、耐碱、兼性嗜碱微生物。中性条件或以下不能生长的为专性嗜碱微生物，能在高pH条件下生长，但最适值并