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1、极端微生物的应用版权所有生物工程学院2研究意义主要内容极端微生物概念极端微生物应用展望1234版权所有生物工程学院3极端微生物(extremophiles)指在一般生物无法生存的极端环境中(高温、寒冷、强酸、强碱、高盐、高压、高辐射等)能够正常生存的微生物群体的统称。主要包括嗜酸菌、嗜盐菌、嗜碱菌、嗜热菌、嗜冷菌及嗜压菌等。极端微生物概念版权所有生物工程学院4极端微生物具有特殊的基因型、特殊的机制及产物，对人类解决一些重大的问题如生命起源及演化等有很大的帮助，且在生物技术领域具有很大的应用前景，已成为研究的热门领域。极端微
2、生物应用版权所有生物工程学院5版权所有生物工程学院6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。在发酵工业中,嗜热菌可用于生产多种酶制剂,例如纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及菊糖酶等,这些酶制剂热稳定性好、催化反应速率高，易于在室温下保存。在矿产工业中,嗜热菌可用于细菌浸矿、石油及煤炭的脱硫。嗜热微生物版权所有生物工程学院7嗜热菌研究中最引人注目的成果之一就是将水栖嗜热菌中耐热的TaqDNA聚合酶广泛用于基因工程的研究之中，以TaqDNA聚合酶为基础的PCR技术获得诺贝尔奖，给基因工程带来
3、革命性的进步。在医药工业中,利用嗜热菌获得了9种抗生素,其中热红菌素及热绿链菌素已工业化生产，并在医药领域得到应用。版权所有生物工程学院8自然界中许多污染发生在河流、湖泊、及地下水等相对低温的环境中,低温会抑制微生物对有机污染物(如油和脂)的降解效果,而低温微生物的代谢机制使他们能够在低温下很好的生长和代谢。因此，在寒冷及低温环境条件下应用低温微生物对污染物进行降解处理越来越受到重视。嗜冷微生物版权所有生物工程学院9食品工业低温β-半乳糖苷酶可以在低温条件下降低牛奶中乳糖的含量使其水解成葡萄糖和半乳糖,可提高牛奶的溶解性和
4、可消化性。低温果胶酶可以降低果汁的粘性,使终产品变得澄清。低温蛋白酶是理想的肉类柔嫩酶的潜在来源。版权所有生物工程学院10低温淀粉酶、蛋白酶、木糖酶可以减少生面发酵时间,提高面包质量。低温脂酶可用于乳制品和黄油的增香,生产类可可脂,提高鱼油中多聚不饱和脂肪酸。版权所有生物工程学院11在奶酪、酿酒工业在一些南极低温细菌和酵母中存在的类胡萝卜素具有重要的生理功能,可以有效地保护细胞中各种生物大分子不受自由基的损伤,这对保护细胞正常生命代谢,防止衰老和癌变及提高免疫力具有重要意义。胡萝卜素是维生素A的前体,食用有益于视力保健。版
5、权所有生物工程学院12冷洗行业低温微生物产生的低温酶如蛋白酶、酯酶、淀粉酶、纤维素酶可以作为洗涤添加剂具有广泛应用。用作去污剂的酶在洗涤条件下(pH>9，有表面活性剂,氧化剂及多价整合剂等)应具有良好的活性和稳定性,同时还应具有广泛的专一性而且无需活化剂和稳定剂。碱性低温酶由于能够同时适应寒冷温度和碱性环境,从而构成了洗涤用酶的潜在来源。版权所有生物工程学院13纺织工业低温酶中的纤维素酶可应用于生物抛光和石洗工艺,可降低温度上的工艺难度和所需酶的浓度,并且嗜冷酶的快速自然失活(热不稳定性)可提高产品的机械抗性。医药产业低温
6、微生物可作为生产医疗用途产品的潜在适宜工具，而适冷性类流感病毒也被认为可能是对付这种感染的疫苗。版权所有生物工程学院14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+、元素硫以及硫化物的生理特性,被用在冶金、环保和农业等领域.。用细菌从矿石中提取金属称作细菌浸出或生物湿法冶金。自从20世纪40年代末首次从酸性矿水中分离到硫杆菌以来,冶金工业上获得成功应用的主要是铜、铀和金3种金属的回收。嗜酸微生物版权所有生物工程学院15利用硫杆菌分解磷矿粉,通过提高其溶解度来增加磷矿粉的肥效。近十几年来,由于环境污染的日益
7、严重和由此产生的环境保护攻策，使生物方法洁净煤技术的研究受到关注。嗜酸硫杆菌还可以用来处理古硫废气,改良土壤等。用嗜热嗜酸的硫化叶菌(Sulfolobus)脱除煤炭中的硫化物,不仅无机硫化物去除率高,还可去除有机硫化物。版权所有生物工程学院16碱性酶有在高pH下稳定的特点,因此可应用于许多涉及到碱性环境的工业生产中。在发酵工业中,嗜碱菌可作为许多种酶制剂的生产菌,例如嗜碱芽孢杆菌产生的弹性蛋白酶适宜在高pH条件下裂解弹性蛋白。嗜碱微生物版权所有生物工程学院17碱性酶的发现和应用促使很多特殊特征的洗涤用酶的发现和应用,例如,
8、碱性蛋白酶可用于隐形眼镜的清洗、分子生物学实验中核酸的分离、害虫的防治。碱性果胶酶的应用也深入到其它的生物技术领域以及植物病毒的纯化和造纸等方面。由嗜碱芽孢杆菌生产的木聚糖酶能够水解木聚糖产生木糖和寡聚糖,可用来处理人造纤维废物,而碱性β-甘露聚糖酶降解甘露聚糖产生的寡糖可作为保健品的添加剂。版权所有生
