微生物极端嗜热菌.ppt

近期新发现微生物介绍,Introduction of New Microorganism,Here comes your footer Page 2,演讲者及主题,演讲者： 白鹏 李巳元 于洋 林晓婧 周绍礼,一种极端嗜热菌菌株121 放射性微生物 gfaj-1 致肥病毒 产电菌,菌株121 STRAIN 121,Here comes your footer Page 3,Here comes your footer Page 4,从灭菌说起： 以我们实验室的常用的湿热灭菌法为例。湿热灭菌法中蒸气加压灭菌效果最好，其方法为在蒸汽压力锅中使蒸气温度达121,能将耐热的芽孢在30分钟内全部杀死。,Here comes your footer Page 5,新发现,2004年，马萨诸塞州大学的生物学教授德里克-拉夫力和研究者克兹姆-凯斯福从一块海底的热液出口分离出了Strain 121。 当研究员把Strain 121放入121摄氏度高温的高压灭菌锅中，加热到121摄氏度,24个小时内，细胞数目加倍。,图1 海底热液喷发口附近照片,121摄氏度是现行医疗消毒的标准，100年来生物学家一直认为121摄氏度即能够杀死所有已知的生物。但现在菌株121的出现无疑说明，教科书已经被改写，生物体的生存能力已经远远超过人们的想象。 长期以来，我们坚信空气、阳光、食物、水和适宜的温度、气压，以至适宜的酸碱度，是生命存在不可或缺的条件。但现在发现一些生命竟然以人类无法想象的方式，生活在极端恶劣的环境之中。,Here comes your footer Page 6,图二 实验中菌株121的繁殖情况 (横坐标为环境温度，纵坐标为加热不同时间时的菌体数目）,菌体结构,它具有单层细胞壁及S层，长长的鞭毛。外观与普通细菌并无太大区别。 区别在于其内部氨基酸残基形成更多的盐键，有紧密折叠的疏水核心。此外，其具有很多胞内溶质，如磷酸二肌醇酯、磷酸二甘油酯、甘露糖基甘油酸等，帮助蛋白质抵抗热降解。,Here comes your footer Page 7,图3 菌株121的显微结构,Here comes your footer Page 8,生存环境特点,当研究员下潜到2500深的海底的时候，他们被眼前的景象惊呆了：数十个高约2-5米的柱状物正向海水中喷着黑色的烟雾。 大量溶解了地底金属元素和硫化物的液体从裂缝中喷出之后形成了浓密的黑色烟雾，这些喷发口在科学上被称为海底热液口。 让生物学家惊讶的是这样的环境怎能孕育出如此丰富的生物群落。这里的静水压超过1000个大气压。黑烟囱附近的生物量往往是附近深海环境中生物量的数万倍！,图4 手绘海底生物群落景象,什么是这个地下群落的“生产者”？其作用机理又如何呢？,Here comes your footer Page 9,Here comes your footer Page 10,答案,在我们的常识中，自然界是一个以光合作用为基础的生态系统，也就是说食物链的最根部是植物，是它们靠光合作用从太阳那里吸收能量，然后把无机物、二氧化碳和水合成最初的碳水化合物来供养万物。 嗜热菌如菌株121才是海底热液口最大的秘密，它们是热液口食物的提供者，是这个独特食物链的起始。正是有了它，才有了整个海底热液口生物群落。它获取能量的方式与人类相似。Strain 121的呼吸作用在还原三价铁到亚铁的过程中，吸收能量，并形成了磁铁矿，这也是大约20亿年前地球上沉积的大部分含磁矿物的来源。,图5 菌株121显微镜检图,研究报告,Here comes your footer Page 11,Kazem Kashe 和Derek R. Lovley也于2011年12月他们的研究成果发表在科学杂志上。文章名为生命极限存活温度刷新。,图6 Extending the Upper Temperature Limit for Life文章截图,相关发现,Here comes your footer Page 12,Strain 121 只是众多能耐高温微生物中的一种。 早在20世纪初人们就发现在美国黄石公园的热泉里有各种各样的微生物存在。 云南腾冲是我国三大地热之一，腾冲的热泉流量大温度高，有的甚至超过95摄氏度，这也是接近当地水沸点的温度。我国研究者在一个叫做蛤蟆泉的地方，分离到硫化叶菌。其最佳生长温度70-85，细胞形态为球形，并有许多叶状分裂，切面为树叶形。,图7 硫化叶细菌形态,Here comes your footer Page 13,研究现状,直到今天极端嗜热生命秘密仍然没有完全揭开。 一位研究员说：“从深海热液取上来的样品，在实验室里开始培养它。它的培养器皿中间，就有一个模拟350度的高温的喷发口。但是深海热液口的这个环境，它是非常复杂的，不单单是一个温度的问题，也不单单是黑暗、水的静压的问题。它还包括很多复杂的化学的组成，甚至包括非常复杂的微生物生态系统，它这里有很多的微生物。在实验室，不可能完全去模拟这些。所以就是说很难培养这些生物。” 如此看起来，极端生命生存的条件不仅是极端的，更是系统的、复杂的。也就意味着研究的难度也相应增加。,图8 海底热液喷口附近的一种蠕虫,研究意义,Here comes your footer Page 14,促进人们发现新型的物质应用于生产生活，比如研发在高温下仍能保持活性的酶，热稳的蛋白具有很高的潜在商业价值。,补充人们对于生物能量利用途径的认