嗜热微生物及在高温生物冶金过程中的应用

嗜热微生物包括中度嗜热微生物和极端嗜热微生物,主要栖息于热泉、火山口、海底热液喷口、高温反应器以及工厂高温废水排放区等自然或人为产生的高温环境中。它们可以生活在40-80°C、甚至更高的温度中,其中有些具备嗜酸性及特殊的代谢类型,在高温生物冶金过程中具有应用潜力。高温生物冶金较传统中温生物冶金更具优势,其能浸出某些难处理矿、解决浸矿过程的钝化问题,以及提高浸出效率等,目前已引起了生物冶金工业的重视。本文概述了应用于生物冶金的主要嗜热微生物的生理特点、耐热机制以及对铁、铜和砷等离子的耐受机制,进一步介绍了嗜热微生物在高温生物冶金中的发展及应用。     

极端嗜酸微生物

一般认为,极端嗜酸微生物指那些生长ｐＨ上限为３．０最适生长ｐＨ在１．０～２．５之间的微生物。它们一般分布于金属硫矿床酸性矿水、生物滤沥堆、煤矿床酸性矿水以及合硫温泉和土壤中,包括原核和真核两大类。其中原核嗜酸微生物依生长的温度范围不同又可划分成常温型、中温型和高温型３个类群。由于嗜酸微生物在低品位矿生物滤沥及煤的脱硫等方面有重要应用前景,因此受到广泛重视。１极端嗜酸微生物的多样性及主要类群在极端酸性环境中的真核生命几乎完全限于微生物。在黄石公园的温泉水体中已分离到光合作用的藻类。从其它一些地方金…     

嗜酸菌研究进展

极端环境微生物是当今生命科学领域的研究热点。嗜酸菌是极端环境微生物的重要类群,在人们生活生产中发挥着巨大的作用。介绍了嗜酸菌的主要类群及特征,阐述了它们在自然界的主要行为、适应酸和重金属的生理机制以及分子遗传学研究进展,最后介绍了嗜酸菌在实际生产中的主要应用。     

常温环境中产嗜热蛋白酶菌资源

通过计数、分离与筛选,对常温环境嗜热菌和产嗜热蛋白酶菌的分布及资源状况进行了研究。结果表明,常温环境中存在着一定数量的嗜热菌和产嗜热蛋白酶菌。土壤与水体相比,其嗜热菌资源相对丰富,且耕作肥沃的土壤中产嗜热蛋白酶菌多于贫瘠土壤;在水环境中,无论湖水、江水还是处理中的废水,在常温条件下均有一定比例的嗜热菌和产嗜热蛋白酶菌。在啤酒废水曝气阶段,产嗜热蛋白酶菌占嗜热菌的比例较大,达45％。本研究筛选的1株嗜热菌其产嗜热蛋白酶活性较高,该菌株在pH7．6、温度68℃条件下其蛋白酶活力达到642U·ml^-1。该项研究为开发产嗜热蛋白酶菌资源,在工业和环境治理等方面的应用提供重要科学依据。     

极端嗜热微生物及其高温适应机制的研究进展

极端嗜热微生物在高温条件下生长繁殖,其必然具有适应高温环境的特殊细胞结构、基因类型以及生理生化机制。极端嗜热微生物的研究对探索生命的起源以及极端嗜热微生物的开发和应用具有重要意义。对极端嗜热微生物中细胞膜、核酸分子、蛋白质分子、代谢产物和辅酶的高温适应机制的研究进展进行了概述,旨为极端嗜热微生物以及来源于极端嗜热微生物的各种生物分子的开发和应用提供理论依据。     

极端嗜酸硫杆菌高密度培养的研究进展

极端嗜酸硫杆菌属微生物在生物冶金、生物脱硫以及固体废弃物的处置中扮演重要作用,但该类微生物在培养过程中细胞浓度很低,限制了该类微生物的广泛应用。高密度培养是提高微生物生产效率的有效手段。高密度培养技术在嗜酸微生物中的应用能够显著减少微生物培养的生成成本,缩短生产周期,极端嗜酸硫杆菌微生物菌剂的输出速率。本文从菌种选育、培养条件、培养方式综述了极端嗜酸硫杆菌高密度培养的研究现状。     

极端微生物及其相关功能蛋白研究进展

极端微生物是一类能够适应特殊环境的微生物,相关功能蛋白在其适应极端环境过程中发挥着重要作用,探索极端微生物的特性及其相关的功能蛋白有助于深入了解生命的起源与进化,为蛋白酶在工业领域的应用提供一定理论依据。现概述耐辐射球菌、嗜盐菌、嗜热菌、嗜酸菌和嗜碱菌、嗜冷菌、嗜压菌的特性及其相关的功能蛋白质,从蛋白质水平阐述极端微生物对极端环境的适应机制。     

极端嗜热古菌DNA修复核酸内切酶的研究进展

极端嗜热古菌由于生活在高温环境,其基因组DNA面临着严重的挑战,因此,它们如何维持其基因组稳定是本研究领域最为关注的科学问题之一。极端嗜热古菌具有与常温微生物相似的自发突变频率,暗示着它们比常温微生物具有更加有效的DNA修复体系进行修复高温所造成的基因组DNA损伤。目前,极端嗜热古菌DNA修复的分子机制尚不清楚。核酸内切酶在DNA修复途径中发挥着重要的作用。基因组序列显示极端嗜热古菌编码多种DNA修复核酸内切酶,但是其研究尚处于初期阶段。本文综述了极端嗜热古菌DNA修复核酸内切酶Nuc S、Endo V、Endo Q、XPF和Hjc的研究进展,并对今后的研究提出了展望。     

隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptum的研究进展

分离自酸性矿坑水的隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptum具有化能兼养型细菌的典型特征,在缺乏有机质的环境中能启用体内硫氧化代谢途径营化能自养,进行硫化矿物的分解;而在有机质存在时该菌营异养生长,并在体内合成聚β羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB),此外在酸性条件下对Fe(III)和Cr(VI)等金属离子具有还原作用,并具有发展微生物燃料电池的潜力.该菌因其独特的生理特性及在浸矿微生物群落中的显著生态地位而在生物冶金、环境修复、生物材料等领域具有重要的经济和社会意义.对隐藏嗜酸菌的生物学特性、分离培养方法、重要特性的研究进展以及应用等方面的国内外研究现状进行综述,并对其应用前景和研究趋势进行展望.     

嗜热酶的特性及其应用

海洋微生物作为一类生长在特殊极端环境下的生物正日益引起人们的重视。其中嗜热微生物由于能在高温温泉及火山口附近的高热环境下生长而引起人们的极大关注[1] 。同时 ,人们也从许多人工高热环境 (如堆肥 )中分离得到这种嗜热菌。近年来 ,人们从这些嗜热菌中已分离得到多种嗜热酶 (5 5℃～80℃ )及超级嗜热酶 (80℃～ 1 1 3℃ ) [2 ] 。嗜热酶不仅具有化学催化剂无法比拟的优点 ,如催化效率高和底物专一性强 ,而且酶在高温条件下的稳定性极好[3 ] 。因而它可以克服中温酶 (2 0℃～ 5 5℃ )及低温酶 (-2℃～ 2 0℃ )在应用过程中常常出现的…     

极端微生物及其适应机理的研究进展

极端微生物是生物对极端环境适应的特殊种类 ,研究极端微生物的特性对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义。从嗜热微生物、嗜冷菌和耐冷菌、极端嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物等方面总结了极端微生物及其适应机理的多样性以及其研究进展 ,旨在为极端微生物的开发利用提供一定的参考依据。     

新的生命形式──极端微生物

近年来,在许多以前被认为是生命禁区的区域,发现了各式各样的新的生命形式。它们生存繁衍的理想场所恰恰是一些极端环境,如嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌等,这些统称为极端微生物（ｅｘｔｒｅｍｏｐｈｉｌｅｓ）。极端微生物具有独特的基因类型,特殊的生理机制及特殊的代谢产物,作为地球上的边缘生命现象,极端微生物颇为耐人寻味。它在生命起源、系统进化等方面将给人们许多重要的启示,在生命行为的原理上也将拓展人们的概念。极端微生物存在的原理,又具有极大的应用价值,极端微生物的特殊机制及特殊产物,将使…     

嗜酸菌及其应用

自然界大多数环境的pH值为5～9,它适合多数微生物生长。嗜酸菌是一种能在低pH条件下生长和繁殖的极端环境微生物［‘－’］,通常在pHZ～5生长很好,pHS．5以上生长不好。有些嗜酸菌在中性pH条件下根本不生长,如氧化硫硫杆菌（Thiobacillusthiootidans）,酸热硫化叶菌（deghlobusacidocaldarius）,酸热芽抱杆菌O沏ciousacidoca儿brius）等,最佳生长pH是2．0～3．0,这些都是专性嗜酸菌。一些真菌也能在pHS．0或更低条件下生长,实际上是耐酸菌。l嗜酸菌生态分布及其对环境适应机制嗜酸菌生长在酸性环境,这主要与硫或硫化物的存在…     

极瑞环境下的生命

极端微生物是依赖于一种或多种极端物化因子的特殊生命形式，在100℃以上或0℃以下、近饱和的盐度、pH〉10或PH〈2等极端环境下，具有极端的生命世界，已发现的极端生命形式包括嗜热菌、嗜冷菌、嗜碱菌、嗜酸菌、嗜盐菌、嗜压菌等，统称为极端微生物，它们构成了地球生命形式的独特风景线，其存在的原理与意义为更好地认知生命现象、发展生物技术提供了宝贵的知识源泉。     

极端嗜盐古菌蛋白类抗生素——嗜盐菌素

古菌(Archaea)是一类与细菌及真核生物显著不同的生命的第三种形式[1],大多生活在极端或特殊环境,主要包括产甲烷古菌(Methanogenic Achaea)、极端嗜盐古菌(Extremely Halophilic Archaea)和极端嗜热古菌(Extremely Thermophilic Archaea)等三大类.极端古菌是极端环境微生物的重要成员,也是极端环境微生物资源开发的重要领域.其中,嗜盐古菌可产生一类蛋白类抗生素,称为嗜盐菌素(halocin).     

超嗜热古菌基因组的热稳定性

超嗜热古菌能够生活在80℃以上的高温环境中,它们的耐热性已经成为当前研究的热点之一。以往对超嗜热菌的认识多集中于蛋白质的耐热性,而很少有关于基因组热稳定性的综述文章。综述了当前对超嗜热古菌的基因组稳定性以及DNA损伤识别机制的研究进展,以期更好地了解超嗜热古菌的耐热机制。     

极端嗜盐古菌蛋白类抗生素——嗜盐菌素

古菌 (Ａｒｃｈａｅａ)是一类与细菌及真核生物显著不同的生命的第三种形式[1] ,大多生活在极端或特殊环境 ,主要包括产甲烷古菌 (ＭｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃＡｃｈａｅａ)、极端嗜盐古菌 (ＥｘｔｒｅｍｅｌｙＨａｌｏｐｈｉｌｉｃＡｒｃｈａｅａ)和极端嗜热古菌 (ＥｘｔｒｅｍｅｌｙＴｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃＡｒｃｈａｅａ)等三大类。极端古菌是极端环境微生物的重要成员 ,也是极端环境微生物资源开发的重要领域。其中 ,嗜盐古菌可产生一类蛋白类抗生素 ,称为嗜盐菌素 (ｈａｌｏｃｉｎ)。与细菌素相似[2 ] ,嗜盐菌素是由质粒编码、核糖体合…     

极端嗜热古菌尿嘧啶DNA糖苷酶的研究进展

高温会加快碱基脱氨基反应形成损伤碱基的速率,进一步对脱氨基的碱基进行复制会导致突变。因此,极端嗜热古菌基因组的稳定性面临着其生存高温环境的挑战。胞嘧啶脱氨基形成尿嘧啶,是常见的脱碱基类型,复制DNA中尿嘧啶会造成GC→AT的突变。尿嘧啶DNA糖苷酶(Uracil DNA glycosylase,UDG)是修复DNA中尿嘧啶的关键酶。基于识别底物的特异性,UDG分为6个家族,广泛分布在细菌、古菌、真核生物以及一些病毒中。基因组序列显示,极端嗜热古菌至少编码一种UDG。目前,对于细菌和真核生物的UDG已进行了大量的研究,但是关于极端嗜热古菌UDG的研究相对较少,尚处于初期阶段。本文综述了极端嗜热古菌UDG的研究进展,并对今后的研究提出了展望。     

生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征

【目的】本文旨在了解生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征。【方法】通过构建微生物冶金反应器中矿浆原样的16S rRNA基因文库,测定16S rRNA基因序列,分析矿浆中种群结构。同时在不同培养条件下,对样品进行富集培养,分离获得纯菌株;并对各个菌株的16S rRNA基因序列,生理生化特征及对不同矿物的氧化能力进行了分析。【结果】研究中所选生物浸矿反应器中主要的微生物物种有细菌:Leptospirillum sp.,Sulfobacillus sp.,Acidithiobacillus sp.,Spingomonas sp.及古菌Sulfolobus sp.,Ferroplasma sp.等菌属。同时分离出5株纯菌株,这些菌分别与Acidithiobacillus thiooxidans,Acidithiobacillus caldus,Acidithiobacillus ferrooxidans,Leptospirillum ferriphilum,Sulfobacillus thermosul fidooxidans相似。分离获得的菌株具有氧化硫或二价铁和不同硫化矿的能力。【结论】生物浸矿反应器是个微生物种类相对简单的生境,利用非培养和培养技术全面地了解生物浸矿体系中的微生物群落及其生理、浸矿特性,有利于洞察生物浸矿过程中微生物种群结构,强化控制种群组成及浸矿活性,从而提高生物湿法冶金的效率。     

嗜极微生物的多样性

嗜极微生物(extremophilicmicrobes)指的是极端条件下生存及繁衍的微生物,也称极端环境微生物。这个微生物世界的成员,有的能培养,从中获得培养物;有的则否,但它是客观存在的,通过间接的方法推断其存在。这些年来,人们较为熟悉的嗜极微生物有嗜碱微生物、嗜酸微生物、嗜高温微生物、嗜冷微生物、嗜盐微生物、嗜高压微生物;还有把抗辐射微生物、耐干旱微生物列为嗜极微生物。这充分表明,嗜极微生物生存于地球、宇宙间的多样性。就那些嗜盐微生物而言,也有它的多样性,丰富多彩。在美国,研究人员发现结晶盐中存在着微生物世界,也就是说,在大块…