大庆市让胡路区政府
摘要：当前，我国越来越重视环境工程的建设，低温菌是一种十分重要的菌种，它具有非常好的适冷性，其在很多方面的研究都有了较为明显的进展，其在环境工程建设的过程中对污染物具有非常好的讲解功能，所以，低温菌在环境工程中具有非常好的发展前景。本文主要分析了低温菌及其在环境工程中的应用，以供参考和借鉴。
关键词：低温微生物；适冷机制；环境工程
1、引言
在微生物活动的过程中，温度会对其产生非常重大的影响，按照微生物生长的温度特征，微生物通常可以分成三种，一种是高温菌，一种是中温菌，一种是低温菌。而低温菌通常又可以分成两种类型，一种是必须生活在低温环境当中的，其生长的温度必须要控制在20℃之内，在0℃的时候能够生长繁殖的微生物通常被我们称作嗜冷菌。而另外一种其生长的温度在20℃以上，在0—5℃的时候能够繁殖的微生物通常被我们称为耐冷菌。在研究当中充分的表明，低温菌对环境保护有着十分积极的作用。
2、低温微生物适应性分子机制
2.1细胞膜和养分摄取
在对嗜冷菌、中温菌和嗜热菌进行全面的对比分析研究发现，三种菌类当中只有嗜冷菌能够在2℃的条件下运转葡萄糖。中温的微生物在5℃以下的温度条件下是不具备代谢外源物质功能的。微生物是否能够在低温的环境下生长非常重要的一个限制因素就是低温状态下，细胞是否能够对外援的营养物质进行运输，细胞膜内部的脂类组成使得膜的流动性显著的提高，这样也就十分有效的确保了膜中镶嵌的蛋白质可以充分的体现出其自身的优势和价值。而如果温度出现了非常明显的变化的时候，微生物必须要对脂类的组成进行适当的改变和调整，这样也就可以对膜的流动性和相结构形式进行适当的转变。这样就可以对环境的变化予以快速的适应。而膜脂质的改变通常是脂肪酸的主要组成物，这种转变主要是指不饱和脂肪酸比例的上升，生长温度的下降对短链的形成有着十分积极的作用，同时换装脂肪酸所占的比重也会大大减少。
2.2低温菌的蛋白质合成
中温菌特别是嗜热菌在稳定性上相对较差，它们在低温的条件下活性会明显的下降，甚至还会完全丧失活性，在研究中发现，出现这种情况的主要原因是湿热蛋白质的蛋白内部存在着很多多余的疏水键，这样也对其在高温下构成弹性较大的结构有着非常积极的作用。如果温度有所降低，蛋白质会结合的更加的牢靠，这样也就会影响到蛋白质的活性。所以，我们也可以推断氢键和离子键的更象是蛋白质在低温条件下不稳定的主要原因。此外，嗜冷菌房中的蛋白质存在的主要形式是单体或者是多聚物。相关的研究人员证明在是冷性假单胞杆菌中蛋白质合成中温菌和嗜热菌比较起来，低温条件下，其配错率相对较低，所低温菌适应性是它们的运行机制中非常特殊的一种机制，在中温菌和嗜热菌当中并没有这一能力和机制。
在相关的研究工作中发现，如果是冷性微生物在生长的过程中处在它们的底限温度的时候，蛋白质的含量会明显的增多，在研究当中也充分的正式，当细胞生长的温度接近上限和下限的时候，蛋白质的构成具有一定的不同，这些蛋白质在生长范围的中间位置是十分稳定的，但是在温度接近上限和下限的时候，蛋白质的含量会产生一定的变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 冷活性酶
生物的一切活动，如吸收、代谢、生长、繁殖等，都离不开酶的作用。中温菌所产生的酶一般要求较高反应温度，而来自冷适应微生物细胞中的酶必须适应低温环境。研究冷活性酶最早的是Morita，他报道了海产弧菌苹果酸脱氢酶在低于20℃时具有催化活性，温度超过20℃时则很快失活。中科院从南极的嗜冷酵母中分离纯化的琥珀酸脱氢酶，其最适反应温度为20℃，在0℃能保持最大活性的60%。但当温度升高时冷活性酶即表现出对热的敏感性。如海洋弧菌细胞中的苹果酸脱氢酶于30℃处理10min，酶活力完全丧失；丙酮酸脱羧酶在35℃处理30min，酶活力损失90%。通过对淀粉酶、乳糖脱氢酶、脂酶和枯草杆菌蛋白酶等冷活性酶的空间结构和来自中温菌的相应酶进行比较，发现冷活性酶的分子适应机制似乎是氨基酸残基之间相互作用较弱，从而形成较伸展的分子结构，这种结构可在低耗能的情况下发挥催化作用。研究人员从耐冷菌中分离出乳酸脱氢酶（LDH），随后进行了克隆及序列化，并将耐冷乳酸脱氢酶基因序列同中温菌、嗜热菌比较，证明耐冷LDH具有更多的极性、带电残基、更多的疏水表面及离子配对残基，这些变化使酶的活性中心更具柔韧性，并且在低温下更稳定。另外一个课题组对耐冷淀粉酶、蛋白酶和脂酶进行了分析，并同相应的中温序列进行比较，得到了相同的结果。
一些研究人员认为嗜冷菌细胞中的代谢酶类在低温（030℃）范围内表现出最大活性，与中温菌的相对酶类比较，嗜冷菌细胞中的代谢酶类在温度活性范围内偏向低温，如嗜冷酵母的己糖激酶、醛缩酶和琥珀酸脱氢酶与中温的酿酒酵母细胞中同类酶相比，其最大活性温度分别降低5、5～10和20℃，嗜冷菌细胞中的有些代谢酶类在低温下具有较强的底物亲和力。自然环境中的大多数生物转化发生在相对低温下，因此低温菌群代表了一种潜在的酶资源，它在低温生物技术工艺上比中温酶和嗜热酶发挥更有效的作用。
3、冷适应微生物在环境工程中的应用
在地球上，冷环境占据很大面积，即使在热带地区，其冬天温度也较低。冷适应微生物在自然界中的分布十分广泛，其温度适应范围是0～30℃，与许多环境污染物所处的温度大致相同，因此在低温环境中，它们对于有机污染物的降解起到了十分重要的作用。研究人员分析了3个淡水湖中影响烃类降解的因素，认为温度的降低抑制了烃类的降解。研究人员分析了北极海洋冰层、水和沉积物生态系统中生物间的相互影响，认为低温下的北极海洋冰层中的生物降解是可以忽略的。但以后的研究者应用人工筛选出的具有降解能力的耐冷微生物，经实验证实，在低温条件下绝大部分有机物均可被耐低温的微生物降解。研究人员从下水道中分离出对生活污水中有机污染物有降解能力的耐冷菌，并且采用耐冷复合菌群处理低温生活污水。研究结果表明：由于菌群中各菌种协同作用的结果，使耐冷复合菌群比单一菌具有更高的COD去除率，并且其抗冲击负荷的能力也增强。冬季低温时，在曝气池内投加耐冷复合菌群可以使COD去除率由35%提高到89%，该项研究结果为寒冷地区冬季生活污水的处理提供了新的解决办法。
4、结语
低温菌对于环境中污染物的分解和处理有着非常重要的作用，所以蒂文俊在环境保护方面所扮演的角色也是不容忽视的，但是当前低温微生物的抗低温机制还不是十分的明确，在这样的情况下，其应用受到了一定的限制，而在今后的发展中，其研究会越来越深入，这对低温微生物在环境工程当中的广泛应用也有着十分积极的意义。
参考文献：
[1]张翠英.低温微生物在污水处理中的应用与展望[J].科技信息（科学教研）.2007（27）
[2]李田，刘光琇，安黎哲.低温微生物的适冷特性研究进展及其应用前景[J].冰川冻土.2006（03）
[3]李亚选，张晓玲，姜安玺，孟雪征，韩晓云.低温菌去除污染物的研究现状[J].广州环境科学.2006（02）
论文作者:李伟亮
论文发表刊物:《基层建设》2015年30期
论文发表时间:2016/8/11
标签：低温论文; 微生物论文; 温度论文; 活性论文; 蛋白质论文; 环境论文; 生长论文; 《基层建设》2015年30期论文;