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超嗜熱生物

指数 超嗜熱生物

超嗜熱生物指能在極熱的環境(60°C以上)中生活的生物。其生长最適溫度通常在80~110°C,而2003年發現的一株古菌“菌株121”甚至能在和滅菌鍋相同的溫度,即121°C下,24個小時内,細胞數目加倍。多數超嗜熱生物屬於古菌,但也有一些細菌(包括一些藍藻)可以忍耐70到80°C的高溫。很多超嗜熱生物也可以抵抗其它極端環境,如高酸度或輻射強度。 超嗜熱生物最初於1960年代在美國懷俄明州黃石公園的熱泉中发现。此後,又發現了50種以上。一些超嗜熱生物需要至少90°C的高温才能夠存活。 儘管目前還沒有發現能在122°C或以上正常生活的生物,但它們的存在還是很有可能的(菌株121在130°C下兩個小時仍存活,但在換入103°C的新鮮培養基前不能繁殖)。然而,大概不存在150°C或更高溫度下存活的生物,因爲DNA和其它對生命活動很重要的分子在此溫度下會分解。 超嗜熱生物的蛋白質需要具有很強的熱穩定性,這依賴於它們在高溫中結構的穩定性,從而使功能保持穩定。這些蛋白和在較低溫度下生活的生物的相應蛋白同源,但其最強的功能卻在于能在高得多的溫度下發揮。超嗜熱生物的蛋白常有以下特點:内部氨基酸殘基形成更多的鹽鍵,有緊密折疊的疏水核心等。此外,一些超嗜熱生物製造很多胞内溶質,如磷酸二肌醇酯(di-inositol phosphate)、磷酸二甘油酯(diglycerol phosphate)、甘露糖基甘油酸(mannosylglycerate)等,幫助蛋白質抵抗熱降解。多數低溫下的同源蛋白在60°C就會變性,所以這些熱穩的蛋白具有很高的潜在商業價值,比如,用於高溫下的催化反應。 其它超嗜熱生物:.

目录

  1. 14 关系: 古菌同源中温生物嗜熱生物嗜極生物离子键细菌美國黃石國家公園藍藻脱氧核糖核酸蛋白质氨基酸怀俄明州

  2. 嗜热生物
  3. 间歇泉

古菌

古菌(Archaea,来自,意为“古代的东西”)又稱古細菌、古生菌或太古生物、古核生物,是单细胞微生物,构成生物分类的一个域,或一个界。这些微生物属于原核生物,它們與细菌有很多相似之處,即它们没有细胞核与任何其他膜结合细胞器,同時另一些特徵相似於真核生物,比如存在重复序列与核小体。 过去曾经将古菌和细菌一同归为原核生物,并将其命名为“古细菌”,但这种分类方式已过时。事实上古菌有其独特的进化历程,并与其它生命形式有显著的生化差异,所以现在将其列为三域系统中的一个域。在这个系统中,古菌、细菌与真核生物各为一个域,并进一步划分为界与门。到目前为止,古菌已被划分为公认的四个门,随着进一步研究,还可能建立更多的门类。在这些类群中,研究最深入的是泉古菌门与广古菌门。但对古菌进行分类仍然是困难的,因为绝大多数的古菌都无法在实验室中纯化培养,只能通过环境宏基因组检测来分析。 古菌和细菌的大小和形状非常相似,但少数古菌有不寻常的形状,如嗜鹽古菌拥有平面正方形的细胞。尽管看起来与细菌更相似,但古菌与真核生物的亲缘关系更为密切,特别是在一些代谢途径(如转录和转译)有关酶的相似性上。古菌还有一些性状是独一无二的,比如由依赖醚键构成的细胞膜。与真核生物相比,古菌有更多的能量来源,从熟悉的有机物糖类到氨到金属离子直到氢气。(如)可以以太阳光为能源,其它一些种类的古菌能进行;但不像蓝藻与植物,没有一种古菌能同时做到这两者而进行光合作用。古菌通过分裂、出芽、断裂来进行无性生殖,但没有发现能产生孢子的种类。 一开始,古菌被认为都是一些生活在温泉、盐湖之类极端环境的嗜极生物,但近来发现它们的栖息地其实十分广泛,从土壤、海洋、到河流湿地。它们也被发现在人类的大肠、口腔、与皮肤。尤其是在海洋中古菌特别多,一些浮游生物中的古菌可能是这个星球上数量最大的生物群体。现在,古菌被认为是地球生命的一个重要组成部分,在碳循环和氮循环中可能扮演重要的角色。目前没有已知的作为病原体或寄生虫的古菌,他们往往是偏利共生或互利共生。一个例子是,生活在人和反刍动物的肠道中帮助消化,还被用于沼气生产和污水处理。嗜极生物古菌中的酶能承受高温和有机溶剂,在被生物技术所利用。.

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同源

在生物学种系发生理论中,若两个或多个结构具有相同的祖先,则称它们同源(Homology)。这里相同的祖先既可以指演化意义上的祖先,即两个结构由一个共同的祖先演化而来(在这个意义上,蝙蝠的翅膀与人类的手臂是同源的),也可以指发育意义上的祖先,即两个结构由胚胎时期的同一组织发育而来(在这个意义上,人类女性的卵巢与男性的睾丸同源)。 同源这一概念需与相似区分开来。比如说,昆虫的翅膀、蝙蝠的翅膀和鸟类的翅膀是相似的,但却不同源,这种现象被称为非同源相似(或同形质,英文:Homoplasy)。这些相似的结构由不同的渠道演化而来,这种演化过程叫做趋同演化(Convergency)。.

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中温生物

中温生物(英文:Mesophile)指在温和环境(20-45°C)中生存的生物,且一般用于描述微生物。而喜欢在极端环境生存的生物则称为嗜极生物。.

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嗜熱生物

嗜熱生物,或者多數可被稱作嗜熱菌,是在相對高的溫度下中生存的生物,溫度范围在,是嗜極生物的一類。很多嗜熱生物是古細菌。 在地球上,嗜熱生物可以在很多地熱活動地區被發現,如:黃石公園的熱泉,或者深海中的深海熱泉噴口。 爲了能夠在高溫下生存,嗜熱生物都含有能夠在高溫下保持活性的酶。一些嗜熱菌的酶可用於分子生物學中(如熱穩定的DNA聚合酶用於聚合酶鏈式反應,或者在洗滌劑中。.

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嗜極生物

嗜極生物(英文:Extremophile),或者稱作嗜極端菌,是可以(或者需要)在中生長繁殖的生物,通常爲單細胞生物。与此相对的,在较为温和的环境中生活的生物,可称为中温生物(Mesophile)和中性生物(Neutrophile)。“極端”環境的定義是人類中心論的,而對這些生物本身而言,這些環境卻是很普通的。也就是說,嚴格來講,這些“極端環境”是一些生物可以生存的地方,不論人類認爲這些地方是普通的還是極端的。舉例來説,人可以被分類爲嗜溫好氧生物。 當我們描述這些從人類看來極端的環境中生存的生物時,多數嗜極生物屬於古菌,儘管有時候這個詞包含一些細菌和真核生物。並非所有的嗜極生物都是單細胞的。比如嗜冷的蛩蠊(昆蟲)和南極磷蝦(甲殼類),以及能在任何環境都能存活的熊蟲(緩步動物門)就屬於嗜極後生動物。.

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离子键

离子键又被称为盐键,是化学键的一种,通过两个或多个原子或化学基团失去或获得电子而成为离子后形成。带相反电荷的原子或基团之间存在静电吸引力,两个带相反电荷的原子或基团靠近时,周围水分子被释放为自由水中,带负电和带正电的原子或基团之间产生的静电吸引力以形成离子键。 此类化学键往往在金属与非金属间形成。失去电子的往往是金属元素的原子,而获得电子的往往是非金属元素的原子。带有相反电荷的离子因电磁力而相互吸引,从而形成化学键。离子键较氢键强,其强度与共价键接近。 仅当总体的能级下降的时候,反应才会发生(由化学键联接的原子较自由原子有着较低的能级)。下降越多,形成的键越强。 现实中,原子间并不形成“纯”离子键。所有的键都或多或少带有共价键的成分。成键原子之间电平均程度越高,离子键成分越低。.

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细菌

細菌(学名:Bacteria)是生物的主要類群之一,屬於細菌域。也是所有生物中數量最多的一類,據估計,其總數約有5×1030個。細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長,因此大多--能在顯微鏡下看到它們;而世界上最大的細菌可以用肉眼直接看見,有0.2-0.6毫米大,是一種叫納米比亞嗜硫珠菌的細菌。細菌一般是單細胞,細胞結構簡單,缺乏細胞核以及膜狀胞器,例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵,細菌屬於原核生物。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌,是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別,本類生物也被稱做真細菌(Eubacteria)。古細菌與真細菌在生活環境、營養方式以及遺傳上有所不同。細菌的形狀相當多樣,主要有球狀、桿狀,以及螺旋狀。 細菌廣泛分佈於土壤和水中,或著與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計,人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的十倍。此外,也有部分種類分布在極端的環境中,例如溫泉,甚至是放射性廢棄物中,它們被歸類為嗜極生物,其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌,科學家是在意大利的一座海底火山中發現這種細菌的。甚至在太空梭上也能生長。然而,細菌種類是如此多,科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中,只有約一半能在實驗室培養的種類。 細菌的營養方式有自养及异养,其中异养的腐生細菌是生态系统中重要的分解者,使碳循環能順利進行。部分細菌會進行固氮作用,使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。細菌也對人類活動有很大的影響。一方面,細菌是許多疾病的病原體,包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細菌所引發。然而,人類也時常利用細菌,例如乳酪及酸奶和酒釀的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等,都與細菌有關。在生物科技領域中,細菌有也著廣泛的運用。 總的來說,這世界上約有5×1030 隻細菌。其生物量遠大於世界上所有動植物體內細胞數量的總和。細菌還在營養素循環上扮演相當重要的角色,像是微生物造成的腐敗作用,就與氮循環相關。而在海底火山和在冷泉中,細菌則是靠硫化氫和甲烷來產生能量。2013年3月17日,研究者在深約11公里的馬里亞納海溝中發現了細菌。其他研究則指出,在美國西北邊離岸2600米的海床下580米深處,仍有許多的微生物根據這些研究人員的說法:「你可以在任何地方找到他們,他們的適應力遠比你想像的還要強,可以在任何地方存活。.

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美國

#重定向 美国.

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黃石國家公園

黃石国家公园(简称黄石公园,Yellowstone National Park)是美国第一个国家公园。主要位于怀俄明州,部分位于蒙大拿州和爱达荷州,于1872年3月1日美国总统尤利西斯·辛普森·格兰特签署国会通过的法案后建立,是世界上第一个国家公园。黄石公园以其丰富的野生动物种类和地热资源闻名,老忠實間歇泉更是其中最富盛名的景点之一。公园中有着多种类型的生态系统,其中以亚高山带森林为主。 美洲原住民已经在黄石公园地区生活了至少1万1千年,19世纪早期的刘易斯与克拉克远征也绕过了这一区域。对该地区的有组织的勘探活动直到1860年代末才开始出现,此前只有一些选择在野外捕猎和居住的山地人在19世纪早期到中叶曾偶尔进入。美国陆军在公园刚刚建立后就受委托对其进行监管。1917年後,公园的管理工作移交给了之前一年刚刚成立的美国国家公园管理局。园中有数以百计因其建筑学和历史学意义而保护起来的建筑物,研究人员已经发现了超过1000个考古遗迹。 黄石国家公园占地面积约为8983平方千米,其中包括湖泊、峡谷、河流和山脉。公园内最大的湖泊是位于黄石火山中心的黄石湖,是整个北美地区最大的高海拔湖泊之一。黄石火山是北美最大且仍处于活跃状态的超级火山,在过去两百万年中它曾数次以巨大的力量爆发。喷出的熔岩和火山灰也覆盖了公园内的绝大部分地区。得益于其持续的活跃状态,世界上的地热资源有半数位于黄石公园地区。黄石公园也是大黄石生态系统的核心所在,这是北温带地区现存最大且仍然近乎完好的自然生态系统。 公园内有记录的哺乳动物、鸟类、鱼类和爬行动物有数百种之多,其中包括多种濒危或受威胁物种,广袤的森林和草原中同样存有多种独特的植物。黄石公园是美国本土最大和最著名的巨型动物居住地。公园中有灰熊、狼、美洲野牛和加拿大马鹿的栖息地。是美国最古老也最大的野牛群。公园内每年都会发生山火,其中最大的一次是1988年黄石公园大火,公园内近三分之一的面积被烧毁。黄石公园也是休闲娱乐的好去处,园内可进行远足、露营、划船、钓鱼、度假和观光等活动。沿着园内铺设的道路可以就近接触到主要的地热区域以及一些湖泊和瀑布。冬天,游客们则往往会在导游指引下乘坐雪上摩托车等冰上交通工具来造访公园。.

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藍藻

#重定向 藍菌門.

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脱氧核糖核酸

--氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid,縮寫:DNA)又稱--氧核醣核酸,是一種生物大分子,可組成遺傳指令,引導生物發育與生命機能運作。主要功能是資訊儲存,可比喻為「藍圖」或「配方」。其中包含的指令,是建構細胞內其他的化合物,如蛋白質與核醣核酸所需。帶有蛋白質編碼的DNA片段稱為基因。其他的DNA序列,有些直接以本身構造發揮作用,有些則參與調控遺傳訊息的表現。 DNA是一種長鏈聚合物,組成單位稱為核苷酸,而糖類與磷酸藉由酯鍵相連,組成其長鏈骨架。每個糖單位都與四種鹼基裡的其中一種相接,這些鹼基沿著DNA長鏈所排列而成的序列,可組成遺傳密碼,是蛋白質氨基酸序列合成的依據。讀取密碼的過程稱為轉錄,是根據DNA序列複製出一段稱為RNA的核酸分子。多數RNA帶有合成蛋白質的訊息,另有一些本身就擁有特殊功能,例如核糖體RNA、小核RNA與小干擾RNA。 在細胞內,DNA能組織成染色體結構,整組染色體則統稱為基因組。染色體在細胞分裂之前會先行複製,此過程稱為DNA複製。對真核生物,如動物、植物及真菌而言,染色體是存放於細胞核內;對於原核生物而言,如細菌,則是存放在細胞質中的拟核裡。染色體上的染色質蛋白,如組織蛋白,能夠將DNA組織並壓縮,以幫助DNA與其他蛋白質進行交互作用,進而調節基因的轉錄。.

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蛋白质

蛋白质(protein,旧称“朊”)是大型生物分子,或高分子,它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。 与其他生物大分子(如多糖和核酸)一样,蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分,参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质,它们催化生物化学反应,尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外,还有许多结构性或机械性蛋白质,如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白,以及细胞骨架中的微管蛋白(参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形)。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时,蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质,这是因为动物自身无法合成所有氨基酸,动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸,动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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氨基酸

胺基酸是生物學上重要的有機化合物,它是由胺基(-NH2)和羧基(-COOH)的官能團組成的,以及一個側鏈连到每一個胺基酸。胺基酸是構成蛋白質的基本單位。賦予蛋白質特定的分子結構形態,使他的分子具有生化活性。蛋白質是生物体內重要的活性分子,包括催化新陳代謝的酶(又称“酵素”)。 不同的胺基酸脱水缩合形成肽(蛋白質的原始片段),是蛋白質生成的前.

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怀俄明州

怀俄明州(State of Wyoming)是美國西部的一个州。為全美國人口最少的一州,也是在全美国中印第安人比例第四高的州。此州一共管轄有23個郡(縣)。 怀俄明州内拥有众多知名的景点,包括举世闻名的黄石国家公园和大提顿国家公园等,每年吸引成千上万的海内外游客前来观光游览。 懷俄明的名稱源自古印地安語mecheweamiing(大草原)。.

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另见

嗜热生物

间歇泉

亦称为 超嗜熱。