在自然界中，有些環(huán)境是普通生物不能生存的，如高溫、低溫、高酸、高堿、高鹽、高壓、高輻射等。

然而，即便是在這些通常被認為是生命禁區(qū)的極端環(huán)境中，仍然有些微生物在頑強的生活著，我們將這些微生物叫做極端環(huán)境微生物或簡稱為極端微生物。

嗜冷菌

在地球的南北極地區(qū)、冰窖、終年積雪的高山、深海和凍土地區(qū)，生活著一些嗜冷微生物。專性嗜冷菌適應在低于20℃以下的環(huán)境中生活，高于20℃即死亡。

有一種專性嗜冷菌，在溫度超過22℃時，其蛋白質(zhì)的合成就會停止。專性嗜冷菌的細胞膜內(nèi)含有大量的不飽和脂肪酸，而且會隨溫度的降低而增加，從而保證了膜在低溫下的流動性，這樣，細胞就能在低溫下不斷從外界環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。兼性嗜冷菌生長的溫度范圍較寬，最高溫度達到30℃時還能生活。嗜冷微生物是導致低溫保藏食品腐敗的根源。

嗜熱菌

嗜熱菌俗稱高溫菌，廣泛分布在溫泉、堆肥、地熱區(qū)土壤、火山地區(qū)以及海底火山地等。兼性嗜熱菌最適宜生長溫度在50~65℃之間，專性嗜熱菌最適宜生長溫度則在65~70℃之間。

在冰島，有一種嗜熱菌可在98℃的溫泉中生長。在美國黃石國家公園的含硫熱泉中，曾經(jīng)分離到一株嗜熱的兼性自養(yǎng)細菌——酸熱硫化葉菌，它們可以在高于90℃的溫度下生長。近年來，這種細菌已受到了廣泛重視，可用于細菌浸礦、石油及煤炭的脫硫。

在一些污泥、溫泉和深海地熱海水中，生活著能產(chǎn)甲烷的嗜熱細菌，生活的環(huán)境溫度高，鹽濃度大，壓力也非常高，在實驗室很難分離和培養(yǎng)。嗜熱真菌通常存在于堆肥、干草堆和碎木堆等高溫環(huán)境中，有助于一些有機物的降解。

在發(fā)酵工業(yè)中，嗜熱菌可用于生產(chǎn)多種酶制劑，例如纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、菊糖酶等，由這些微生物中產(chǎn)生的酶制劑具有熱穩(wěn)定性好、催化反應速率高，易于在室溫下保存。近年來，嗜熱菌研究中最引人注目的成果之一就是將水生棲熱菌中耐熱的Taq DNA聚合酶用于基因的研究和遺傳工程的研究以及基因技術(shù)的廣泛應用中。

嗜酸菌

嗜酸菌分布在酸性礦水、酸性熱泉等地區(qū)。其中，嗜酸硫桿菌是一種能進行化能自養(yǎng)和化能異養(yǎng)生長的細菌，最適生長pH值在3.0~3.5之間的環(huán)境中。如氧化硫硫桿菌在pH值低于0.5的環(huán)境中仍能存活，專性自養(yǎng)嗜酸的氧化亞鐵硫桿菌能氧化硫和鐵，并產(chǎn)生硫酸，這兩種細菌都是極端嗜酸菌

在酸性環(huán)境中，還生活著一些嗜酸嗜熱的芽嗜酸硫桿菌，在60~65℃、pH3~4的條件下，生長速率達到最大。這種細菌能利用碳水化合物或氨基酸作為營養(yǎng)源。同樣在酸熱環(huán)境中生長繁殖的還有一種微生物，它叫做嗜酸熱原體，最適生長溫度為59℃，最適pH為2左右，無細胞壁，對營養(yǎng)要求相當復雜，必須利用酵母膏作為營養(yǎng)基質(zhì)，還必須有天然的有機營養(yǎng)才能生長。

此外，在酸性環(huán)境中，還生活著許多嗜酸的真核微生物，如橢圓酵母、紅酵母等。有一種頭孢霉，需要在濃度為10%以上的硫酸中生長，并要求培養(yǎng)基中含有4%的硫酸銅，它是迄今發(fā)現(xiàn)的抗酸能力最強的微生物。

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