耐冷細菌是能夠長期生活在寒冷環境中,並正常生長繁殖的微生物。耐冷細菌能生存於這樣的環境中與它們長期適應低溫形成的獨特的細胞組成及分子機制密切相關。
耐冷菌在自然界中分布十分廣泛，從常冷到不穩定的低溫環境中均可分離到，即使在南北兩極終年常冷的環境中，也可以分離到耐冷菌。
基本介紹
- 中文名：耐冷細菌
- 外文名：psychrotroph
- 定義：在低溫下能夠生長繁殖
- 適冷機制：酶、膜、蛋白
- 套用：污水處理
- 歸屬：生態學
基本內容,適冷機制,套用,
基本內容
耐冷菌可以忍受短暫的溫度波動，因此耐冷菌的生態分布比嗜冷菌更加廣泛，從常冷到不穩定的低溫環境中均可分離到。溫帶及亞溫帶土壤的溫度常常年低於20℃，這類地區的土壤溫度特點是不穩定，隨季節變化，甚至會隨晝夜交替而變化。溫帶及亞溫帶地區的江河，湖泊表面動盪水溫隨氣候條件而變化，而湖底靜水層的溫度大多常年低於4℃。在這些溫度不穩定的環境中分離到的低溫微生物多為耐冷菌，即使在冬季也難以分離到嗜冷菌。
極端環境中的耐冷微生物經過長期的進化選擇，菌體內已形成了穩定的能適應極端環境的特殊結構、性能和遺傳基因，從而產出特殊的活性物質。研究表明，大多數的耐冷菌是從活性污泥或生物膜中分離得到的，它們在低溫環境中生長活躍，對低溫環境中有機物的分解起著重要作用。已發現的低溫微生物有真細菌、藍細菌、酵母菌、真菌及藻類等，但多數以細菌為主。已發現的耐冷菌主要菌屬有：假單細胞菌屬，動性球菌屬，微球菌屬，生絲單細胞菌屬，嗜冷桿菌屬和鹽單胞菌屬等。
適冷機制
耐冷菌在低溫下能夠生長繁殖，是因為它們的細胞膜、蛋白質和酶分子等發生了組成和結構的變化。在長期生物進化過程中，耐冷菌形成了一系列適應低溫的機制，這些機制使其表現出頑強的生命力。
低溫冷活性酶
生物的一切活動都離不開酶的作用。低溫冷活性酶在低溫下具有較高的催化效果，是因為其分子有高柔韌性結構，這種高柔韌性結構能夠引起酶的耐熱性降低，為了增加酶分子的這種高柔韌性結構，我們可以減少鹽橋的數量，減弱疏水核內芳香環的相互作用，減少脯氨酸和精氨酸殘基數量等。
保持膜流動性和養分的攝取
溫度降低對膜產生的影響首先是表現為膜的流動性降低，最終喪失功能。因此，保持低溫條件下膜的流動性也是微生物耐冷機制中的重要組成部分。耐冷菌在低溫下膜運轉和吸收營養物質的能力很強，這種能力為其在低溫下的正常生長提供了物質基礎。
冷休克蛋白
耐冷菌由於生活在溫度波動的環境中，它們必須忍受溫度的快速降低，這與它們生產的冷休克蛋白是密切相關的。當溫度降低時，耐冷微生物會相應誘導表達多種蛋白，這種被稱為冷休克蛋白。其廣泛分布於原核、真核生物中，主要參與細胞內的轉錄、翻譯、蛋白摺疊以及調控膜的流動性。
套用
低溫污水的生物處理一直是水處理領域的難點和熱點，由於耐冷菌對溫度的適應範圍較寬，且在低溫下仍然保持較高的代謝活性，因此在污水處理和污染環境生物修復領域中的套用逐漸受到重視。
在污水處理系統中，COD由於具有良好的相關性且測定簡易快速，因此在實際中常常被用來衡量工藝處理效果的好壞。研究表明，在低溫條件下耐冷菌對有機物具有較高的降解率，這對污水處理廠的低溫生物強化運行具有重要意義。
對氯酚進行生物講解的研究大多數都是20~30℃下進行的，而如何有效地在低溫環境條件下對含酚廢水的處理，成為現有研究的重點內容。研究表明，低溫菌中的一些菌種能夠降解低溫土壤、沉積物和水中各種構型的氯酚。
芳香烴類化合物長存在於石油化工廠的廢水中，一般比較難被微生物降解，但是仍有研究表明，這類微生物可被降解，因為耐冷菌在低溫條件下對各種土壤、水域和海洋系統中的石油烴類污染有生物修復作用。
