嗜冷微生物课件

嗜冷微生物的生态分布和生理学孙勇目录嗜冷菌的介绍1嗜冷菌的生态分布2嗜冷菌的生理学3嗜冷菌的定义嗜冷菌其实是一类菌的总称，这类菌一般是在0～20℃之间最适宜生长，由于这个温度段与其它菌最适宜生长的温度段相比要冷许多，故此得名嗜冷菌。而耐冷菌不能在0℃生长，但能在3~5℃生长，其最大大生长温度在20℃以上。嗜冷菌种最常见的品种有耶氏菌和李斯特菌。嗜冷微生物的分类

专性嗜冷菌适应在低于20℃以下的环境中生活，高于20℃即死亡。专性嗜冷菌的细胞膜内含有大量的不饱和脂肪酸，而且会随温度的降低而增加，从而保证了膜在低温下的流动性，这样，细胞就能在低温下不断从外界环境中吸收营养物质。兼性嗜冷菌可以在低温下生长，但也可以在20℃以上生长。嗜冷菌的利用研究表明，在南极低温微生物中，大部分为耐冷型，小部分为嗜冷型。而嗜冷微生物资源是生物技术开发的宝库。在环境保护方面，在寒冷环境下污染物生物降解能力的提高，可通过低温微生物特有的冷适应酶来实现。在食品生产方面，冷活性酶可在食品低温加工过程中起重要作用，其中以脂酶和蛋白酶最具潜力。目录嗜冷菌的介绍1嗜冷菌的生态分布2嗜冷菌的生理学3嗜冷菌的生态分布嗜冷菌对温度很敏感，即使在很短的时间内受热也会造成一定的伤害甚至死亡，因此起分布受到环境的限制，他们主要分布在永久性的冷环境中，如南北极，冰窖，高山，深海及冻土领域。耐冷细菌分布较广，即使在南北极的永久性冷环境中分布的微生物，耐冷菌仍然占大多数。嗜冷菌在环境中的作用嗜冷菌对环境中的碳、氮、磷、硫的循环均有重要作用，在全球生态环境中扮演着必不可少的角色。

因为嗜冷菌没有常温的生长能力，所以他们一般不是人类和动物的病原菌，但也有例外，最著名的就是李斯特菌，他有非比寻常的广泛生长温度范围（0~40℃），在自然环境中分布广泛，通常以污染低温保藏的食品，继而引起疾病。小肠结膜炎耶氏菌能够在0℃生长，也能在人体温下快速生长并产生毒素。人为环境中的嗜冷菌

由于嗜冷菌可在0℃～8℃的普通家用冰箱中生长、发育，因而常常给人的健康带来威胁。通常人们习惯地认为，无论是生、熟食品，只要放在冰箱中便可长期保存、久置不腐，平安无事了。然而，食物一旦被嗜冷菌污染，久置冰箱，反会使嗜冷菌大量繁殖，一经食用，便可酿成疾患甚或不幸。目录嗜冷菌的介绍1嗜冷菌的生态分布2嗜冷菌的生理学3嗜冷菌的生理学1.酶2.膜脂3.tRNA4.冷休克5.抗冻蛋白6.DNA的转录和翻译嗜冷菌的生理学1.酶

嗜冷菌如何在低温状态在保持酶活？

嗜冷酶在低温下具有较高的催化效率,从结构方面讲,嗜冷酶的低温下活性主要得益于其分子组成特点引起的空间高柔韧性结构(flexibility),或者说是由其热不稳定性引起—酶分子的高柔韧性结构使酶具有较高的底物结合能力从而降低Km,但高柔韧性结构同样也引起酶的耐热性降低

。嗜冷菌的生理学嗜冷菌的生理学嗜冷菌的生理学2.膜脂低温下嗜冷菌通过改变膜脂的结构来增加其流动性，主要有以下四种方式。增加不饱和度，降低平均链长，增加甲基分支，增加前异构分支与异构分支的比例。嗜冷菌的生理学3.tRNADalluge等发现嗜冷菌tRNA转录后被修饰的程度较低,而这些修饰仅是维持tRNA的基本结构,与之相比,在一些嗜热微生物中,tRNA转录后被修饰的程度高,提高了tRNA的稳定性.嗜冷菌中二氢脲嘧啶含量高,有助于tRNA局部构象,有较好的柔性,较好的流动性,这也是对低温的一种适应。嗜冷菌的生理学5.抗冻蛋白抗冻蛋白(antifreezeproteins,Afps)首先在极地鱼类中被发现,具有改变晶体结构、阻止胞外细小冰晶重结晶,以及通过热滞效应(降低水的冰点但不改变其熔点)使生物可以在低温下生存的功能。在对野生北极细菌（Pseudomonasputida）及其低温敏感突变株的对比研究中发现,突变株的Afps表达量只有野生型的10%～19%,而在向突变株悬浮培养液中加入纯化的Afps后,可以部分恢复其抗冻能力,充分说明了抗冻蛋白对该菌低温适应能力的重要性。嗜冷菌的生理学6.DNA的转录和翻译常温微生物在温度低于15℃以下时，其DNA转录酶和翻译酶的活性降低，蛋白质有效折叠减少，DNA和RNA二次结构稳定性下降。而适冷微