嗜盐菌

嗜盐菌通常分布在晒盐场、盐湖、腌制品中以及世界上著名的死海中。嗜盐菌能够在盐浓度为15—20%的环境中生长，有的甚至能在32%的盐水中生长。极端嗜盐菌有盐杆菌（Halobacterium）和盐球菌（Halococcus），属于古菌。盐杆菌细胞含有红色素，所以在盐湖和死海中大量生长时，会使这些环境出现红色。一些嗜盐细菌的细胞中存在有紫膜，膜中含有一种蛋白质，叫做细菌视紫红质，能吸收太阳光的能量。嗜盐菌能引起食品腐败和食物中毒，副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）是分布极广的海洋细菌，也是引起食物中毒的主要细菌之一，通过污染海产品、咸菜、烤鹅等致病。嗜盐菌可用于生产胞外多糖、聚羟基丁酸（PHB）、食用蛋白、调味剂、保健食品强化剂、酶保护剂、计算机存储器等，还可用于海水淡化、盐碱地改造利用以及能源开发等。嗜盐菌的电镜照片

极端环境微生物的研究进展

[摘要]极端微生物通常分为六个类群：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、嗜压微生物。极端环境中的微生物为了适应生存，逐步形成了独特的结构和生理机能，以适应环境。因此，研究适应机理并利用其特殊生理机能具有重要的理论和实际意义，极端微生物能产生多种极端酶和其他生物活性物质，极端微生物资源的开发利用有着广阔的前景。 极端环境(extreme environment) 泛指存在某些特殊物理和化学状态的自然环境，包括高温、低温、强酸、强碱、高盐、高压、高辐射和极端缺氧环境等，适合在极端环境中生活的微生物称为极端微生物(extremophiles)( Margesin and Schinner，2001【1】； Rothschild and Mancinelli，2001【2】；骏等，2006【3】；敏和东秀珠，2006【4】)．海洋极端环境一般是指与正常海洋环境绝然不同的物理化学环境，主要包括海底热泉、海底冷泉和泥火山环境，其次还包括高盐度(卤水)、强酸化、缺氧和滞流等海洋环境。海洋极端微生物通常为化能自养生物(chemoautotroph)，在分类体系上属于细菌和古细菌类，生活在无光、无氧或少氧环境，能利用一些海底热催化反应过程中产生的还原性小分子(H2、H2S和CH4 等)合成能量进行有机碳固定和新代，具有独特的基因类型、特殊生态群落、特殊生理机理和特殊代产物，有些属于共生生物(endosymbiont)。 一、极端微生物的种类及其生理特点 1．1 极端嗜热菌（Thermophiles） 一般最适生长温度在90℃以上的微生物，被称做极端嗜热菌【5,6】。已发现的极端嗜热菌有20多个属，大多是古细菌，生活在深海火山喷口附近或其周围区域【7】。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，8O℃以下即失活；德国的斯梯特(K Stette)研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的巴罗斯(J．Baroos)发现一些从火山喷口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中，嗜热菌的营养围很广。多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。 1．2 极端嗜酸菌(Acidophiles) 一般指生活环境pH值在1以下的微生物，往往生长在火山区或含硫量极为丰富的地区。多为古细菌，其体环境保持pH值7左右。能氧化硫，硫酸作为代产物排出体外。嗜酸菌往往也是嗜高温菌。 1．3 极端嗜盐菌(Extremehalophiles)

嗜盐菌的特性与高盐废水生物处理的进展

嗜盐菌的特性与高盐废水生物处理的进展 安立超　严学亿　胡　磊　余宗学 (南京理工大学环境科学与工程系,　南京210094) 摘要　论述了嗜盐菌的形态特征、营养构成、生理特性和嗜盐机理,以及利用其特性在含盐有机废水处理中的应用,综述了国内外生化处理高含盐量有机工业废水的实验研究成果、在实际废水工程中的应用及其发展方向。对嗜盐菌的培养与驯化有一定的参考价值,对含盐废水处理工程的设计与运行有指导意义。 关键词　嗜盐菌　特性　高含盐量废水　生物处理 Rev iew of character istic of haloph ilic and biolog ical treat m en t of hapersali ne wastewater　A n L ichao,Y an X uey i, H u L ei,et al.D ep art m ent of E nv ironm ent S cience and E ng ineering,N anj ing U niversity of S cience and T echnology, N anj ing210094 Abstract:T he shape feature,nutrient requirem ent,physi o logical characteristic,haloph ilic m echanis m and app licati on of haloph ilic bacteria w ere discussed.T he experi m ental studies and app licati on in engineering about bi o logical treatm ent of hypersaline w astew ater and brings fo r w ard the developm ental tendency w ere summ arized.It is significant fo r accli m ating of haloph ilic bacteria and running of p rocessing system. Keywords:H aloph ilic bacteria　Characteristic　H ypersaline w astew ater　B i o logical treatm ent 高含盐量废水是指含有有机物和至少315%的总溶解固体物TD S(To tal D isso lved So lid)的废水[1],在这些废水中除了含有有机污染物外,还含有大量的无机盐,如C l-、SO2-4、N a+、Ca2+等离子,这些盐的存在对常规生物处理有明显的抑制作用[2～4]。因此有必要探讨在高盐环境中仍能降解有机污染物的特殊微生物,即耐盐微生物和嗜盐微生物。本文研究的重点是嗜盐菌。嗜盐菌一般生长在盐湖、盐碱湖、死海、盐场和海洋中,我国嗜盐微生物资源十分丰富[5]。由于嗜盐菌具有独特的结构组成、生理功能和代谢产物,许多学者对其在生物电子、能源开发、发酵生产、环境保护等领域开展了应用研究[6]。本文对嗜盐细菌的形态、生理特性、遗传等特性作了详细描述,并综述了利用其特性对高含盐量有机工业废水进行生物处理的应用研究。 1　嗜盐菌的特性 111　嗜盐菌的分类 根据细菌最佳生长所需的盐浓度(一般以N aC l 计)的不同,细菌可分为非嗜盐菌、海洋细菌和嗜盐细菌[5]。 非嗜盐菌是指在含盐浓度不高于1%的介质中能良好生长[7],在普通生物法的活性污泥以及在淡水和陆地生态系统中主要含有这种细菌[8]。 海洋细菌,也称弱嗜盐菌,是指适于生长在含盐浓度为1%～3%的介质中。这种微生物既具有耐盐菌[9]的特性,同时在高盐环境中又能和嗜盐菌共存。 嗜盐细菌是指只有在含盐的环境才能生长的微生物,在种属上可分为嗜盐杆菌属、嗜盐球菌属、嗜盐碱杆菌属、小盒球菌属等[10]。按最适宜生长所需的盐量,分为中度嗜盐菌和极端嗜盐菌[11]。中度嗜盐菌指在含盐浓度为3%～15%的环境中能良好生长的微生物,主要是真细菌群落[6]。极端嗜盐菌是指在含盐浓度为15%～30%的介质中也能良好生长的微生物,最适宜生长浓度为20%～25%,甚至在饱和浓度中也能生长[12]。 112　嗜盐菌的生态与营养结构 嗜盐菌为革兰氏阴性菌,多为好气化能异养,能利用的碳源十分广泛,适宜于偏碱性的环境(pH为9～10);该种群具有极高的生长速率,其时代周期约为4h;菌体多为圆形,直径为2～4mm;外观呈红色、紫色或浅褐色;不运动或丛鞭毛运动;这些异养型和自养型的中度和极端嗜盐菌的特性非常适用于处理含盐有机工业废水[5,7,8,10]。 嗜盐菌的生长需要很复杂的营养结构,一些细菌在葡萄糖、氨和无机盐的介质中就可生长,但大多 第一作者:安立超,男,1963年出生,副教授,系副主任、环境工程设计研究所副所长,主要从事废水处理技术研究与工程设计工作。

古细菌研究进展

古细菌研究进展 摘要：主要对生物分类的三域学说，古细菌域生物的特征、形态做了简要介绍，并阐述了几类古细菌的分子机制及其研究进展与发展前景。 关键词：古细菌、生物分类的三域学说、嗜热菌、嗜盐菌和产甲烷菌。 多年来,科学家们一直认为地球上的生命由原核生物和真核生物两大类组成,到20世纪70年代后期,这个概念受到了Woese研究的挑战。1977年Woese 等选择了16SrRNA作为研究生物进化的分子计时器,因为它们为生物细胞所共有,其功能同源,且最为古老,即含保守序列,又含可变序列,分子大小也较适合操作,更重要的是它的序列变化速度与进化距离相适应。Woese等在比较了来自不同原核生物及真核生物的16SrRNA序列的相似性后发现,原来被认为是细菌的甲烷球菌代表着一种即不同于真核生物,也不同于细菌的生命形式。他们认为这是地球上的第三生命形式,并命名为古细菌。据此,Woese于1990年提出了生物的三域分类学说, ,即认为生命是由细菌域(Bacteria)、古菌域(Archaea)和真核生物域(Eucarya)所构成,并由此构建了一个生命进化总树。之后,人们将其他序列的生物大分子用于生命进化的研究中,如RNA聚合酶的亚基,延伸因子EF-Tu、ATPase等。其研究结果也支持Woese的三域生命学说,进一步证明了古菌是地球上一种独特的生命形式。从此人类开始了对古细菌研究的新篇章。 古菌是一群具有独特的基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物,多生活在各种极端的自然环境中,如海洋底部的高压热溢口、热泉、盐碱湖等。目前,可在实验室培养的古菌主要包括三大类:产甲烷菌、极端嗜热菌和极端嗜盐菌。产甲烷菌生活于富含有机质且严格的无氧环境中,参与地球上的碳素循环,是能合成甲烷的生物;极端嗜盐菌生活于盐湖、盐田及盐腌制品表面,能够在盐饱和的环境中生长;极端嗜热菌通常分布于含硫或硫化物的陆相或水相地质热点,它们中绝大多数严格厌氧,在获得能量时完成硫的转化尽管不同的古菌生活习性大相径庭,但它们却有共同的、有别于其他生物的细胞学及生物化学特征。 一古细菌的形态特征 古细菌体积小,直径约0.5￣5 !m, 形状有杆状、球形、螺旋形、丝状,基因组大小为2￣4mbp,多数为嗜热、嗜酸、自养型,古细菌有丰富的组蛋白,DNA 以核小体的形式存在[3,4]。古细菌与一般细菌的氧化磷酸化产能不同, 如产甲烷菌(Methanogen)和硫细菌(Sulfolobus)用氢还原CO2、S生成CH4、H2S 来获得能

嗜盐菌的研究进展

嗜盐菌的研究进展 文章在综述国内外学者对嗜盐菌研究进展的基础上，分别介绍了中度嗜盐细菌与极端嗜盐古菌的分类现状及其聚集相容性物质与保钾排钠的嗜盐机理，然后对其在食品工业、治理环境污染等方面的应用研究进行总结与展望。 标签：嗜盐菌；分类现状；嗜盐机理；应用前景 随着近年来对嗜盐菌研究力度的不断加大，越来越多新的嗜盐菌种得以被人们所认知。其中，能在很宽的盐浓度范围生长，对营养的要求较低，更易于适应环境的中度嗜盐细菌和能在极端环境下完成生命化学过程的极端嗜盐菌凭借着各自优势，备受研究者的关注。本文旨在介绍中度嗜盐菌与极端嗜盐菌在分类、嗜盐机理及应用等方面的最新研究进展，并对其进行了总结与展望，望加深读者对中度嗜盐菌与极端嗜盐菌的了解，并为人们一步探求嗜盐菌的应用价值提供理论基础。 1 嗜盐菌的分类及嗜盐机理 1.1 中度嗜盐菌的分类及嗜盐机理 Kushner根据嗜盐微生物对盐浓度的不同需要，将其主要分为非嗜盐菌、轻度嗜盐菌、中度嗜盐菌、边缘极端嗜盐菌与极端嗜盐菌五大类[1]。其中，中度嗜盐菌的最适生长盐浓度为0.5～2.5mol/L。中度嗜盐菌广泛存在于Spirocheles、Proteobacteria、Flavobacterium-Bacteroides等几大主要的细菌门类之中[2]。生活在高渗环境中的中度嗜盐菌可以抗衡外界的高渗透压，并且还能维持其正常的形态、结构与生理功能，其原因在于中度嗜盐菌可以利用其体内产生的大量内溶质或保留从外界环境中取得的溶质抵御胞外的高渗环境。这类具有渗透保护作用，且不会影响细胞内正常代谢途径的溶质被称为相容性溶质。此外，中度嗜盐菌会根据自身生长环境的改变而对其体内积累的相容性溶质做出相应的改变。如：以色列盐单胞菌种在低于 3.5%盐浓度环境下培养时细胞内积累的主要相容性溶质为海藻糖；而在高盐条件下培养时细胞内积累的主要相容性溶质却为四氢嘧啶[3]。 1.2 极端嗜盐菌的分类及嗜盐机理 根据Kushner的分类方法，极端嗜盐菌的最适生长盐浓度为2.5～5.2mol/L。并且至目前为止，极端嗜盐古菌共有27个属。极端嗜盐菌虽生长在高钠环境中，但其细胞内的钠离子浓度却并不高。如：Halobaterium cutirubrum 虽然生活在钠离子浓度为3.3mol/L，钾离子浓度为0.05mol/L的环境中，但胞内的钠离子浓度与钾离子浓度却分别为0.8mol/L与5.33mol/L。其细胞内的钠离子浓度约为细胞外的1/4而钾离子浓度却为细胞外的100倍以上。由此可以推断，极端嗜盐菌的生长不仅需要高浓度的钠离子，并且还需要适当浓度的钾离子以维持细胞内外盐浓度的平衡。此外，Roebler等人研究发现嗜盐菌的细胞量与氯离子浓度有关，