请问:高温细菌为什么可以在近乎沸腾的水里生存,它们有什么特殊结构降温?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/15 01:39:12
请问:高温细菌为什么可以在近乎沸腾的水里生存,它们有什么特殊结构降温?
请问:高温细菌为什么可以在近乎沸腾的水里生存,它们有什么特殊结构降温?
请问:高温细菌为什么可以在近乎沸腾的水里生存,它们有什么特殊结构降温?
嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微生物,如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等.近30年来,这一类微生物越来越广泛地引起了科学家们的重视和兴趣.特别是在水的沸点和沸点以上温度条件下能生活的细菌被发现后,更促进了对嗜热微生物的研究.
根据对温度的不同要求,嗜热菌可划分为3类：
（1）兼性嗜热菌：最高生长温度在40～50 ℃之间,但最适生长温度仍在中温范围内,故又称为耐热菌.
（2）专性嗜热菌：最适生长温度在40 ℃以上,40 ℃以下则生长很差,甚至不能生长.
（3）极端嗜热菌：最适生长温度在65 ℃以上,最低生长温度在40 ℃以上.
随着对嗜热菌研究的广泛开展和进行,新的菌种不断被发现.在这些新发现的菌种中,从意大利一处海底火山口附近的硫磺矿区分离到的一种极端嗜热菌Pyrodictium,最使科学家们感兴趣,它是迄今所知嗜热性最强的细菌.该处的海床由热矿沉积物和被硫覆盖的洞隙组成,海床上不断喷射出热海水和火山气.海床的温度为103℃.Pyrodictium生长的温度范围85～110℃,最适生长温度为105℃；pH值范围5～7；对盐分的适应范围很广,为1.2％～12％,最适盐度为1.5％；严格化能无机营养型,利用H2和元素硫形成大量的H2S；严格厌氧,暴露在氧气下,数分钟后即失活.该菌在保持H2／CO2气相条件、并供给硫的人工合成海水中能够生存,在培养过程中,加入酵母浸出液和蛋白胨可刺激其生长.
嗜热菌种类很多,营养范围亦非常广泛,但多数种类营异养生活,营自养生活的嗜热菌主要包括产甲烷细菌和硫化细菌,不过其中有一部分是混合营养型.
嗜热菌对pH值的要求,有两个绝然不同的范围,嗜酸嗜热的最适pH范围为1.5～4,而另一类群pH范围都是5.8～8.5.极端嗜碱的嗜热菌至今尚未发现.
嗜热菌为什么在高温下仍然能够不失活性并进行正常生长呢?
目前的研究工作认为有如下几方面的原因：
（1）类脂的敏感作用
嗜热菌细胞质膜的化学成分,随环境温度的升高不仅类脂总含量增加,而且细胞中的高熔点饱和脂肪酸也增加,即长链饱和脂肪酸增加,不饱和脂肪酸减少.脂肪酸熔点的高低和热稳定性呈如下顺序：直链饱和脂肪酸＞带支链饱和脂肪酸＞不饱和脂肪酸.
另外,饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸能形成更多的疏水键,从而进一步增加膜的稳定性.
众所周知,细胞膜由双层类脂构成,但古细菌中嗜热菌其双层类脂进行了共价交联,成为两面都是水基的单层脂（如图①所示）,并且保持了完整的疏水层,这种结沟,极大地增强了其耐热性.
（2）重要代谢产物的迅速再合成
嗜热菌中tRNA的周转率大于中温菌的周转率；并且,其DNA中的G－C含量高于中温菌的G－C含量.一般中温菌的G－C含量为44.9mol％,而嗜热芽饱杆菌DNA中的G－C含量为53.2mol％.G－C含量越高,DNA分子的解链温度也越高.嗜热菌在高温下不但热稳定性高,而且代谢快,其速率等于或大于热不稳定代谢物的转化,因此,重要代谢产物能够迅速再合成.
（3）蛋白质的热稳定性
目前科学家已从嗜热菌中分离出多种蛋白质,其中包括许多重要的酶类,它们的热稳定性高于中温型细菌的类似蛋白,而且,在细胞内生活状况下二这种差别更加明显.也就是说嗜热菌蛋白质的热稳定性取决于两个方面：一方面,其蛋白质的天然结构更加稳定；另一方面,嗜热菌细胞内存在着促进热稳定性的因素.买验证明,蛋白质一级结构中个别氨基酸的改变,就可导致其热稳定性的改变.嗜热菌蛋白质天然结构的稳定性,可能就是由于其中个别氨基酸的细微改变而引起的,至于究竟有哪些改变,还有待科学家的进一步研究啊.