普通微生物生長的NaCl濃度在2％以下，對15％以上NaCl濃度有特殊適應能力的稱極端嗜鹽菌(halophiles)，大多在飽和鹽水中(20％-30％以上)，pH9-10下生長，好氧，分布在鹽湖、鹽堿湖及海水中。有鹽桿菌屬(Halobac terium)和鹽球菌屬(Halococcus)，都為G-菌，細胞除正常的桿狀或球狀外還呈片狀、碟狀、方匣狀等。在含NaCl l5％或更高的水域中才能正常生長，除Na+外還需K+、Mg++等鹽類。嗜鹽菌有多種功能使其獲得如此特殊的生活能力。
(1)對鹽的抗性及適應性: Kushner等認為這類菌的胞內外離子強度一樣，但對離子有選擇性，即離子組成胞內外不同。胞內高的鹽濃度可抵抗胞外高濃度鹽對細胞的脫水作用，并使菌體能在高鹽培養基中懸浮，同時可保持細胞的結構、細胞的剛韌性及酶活性。研究表明極端嗜鹽菌有濃縮K+和排Na+ 的能力，這類菌的核蛋白體中含有酸性蛋白，導致需要有高濃度的KCl才具活性。高滲酵母能在胞內合成大量的多元醇如阿拉伯糖醇，以提高體內滲透壓。
(2)酶的嗜鹽性: 許多酶的活性及穩定性、核蛋白的穩定性及功能都需要一定濃度的NaCl和KCl來維持。
從酶對鹽濃度的關系可分三類：
① 需以高濃度(1mo1／L)鹽維持酶活性，在2-4mo1／L濃度鹽溶液中呈最大活性，在低鹽中失活變性，如天冬氨酸轉氨甲酰酶、許多氨基酸的活化酶及與質膜相連接的某些酶。
② 以中度鹽濃度(0.5-1.5mo1／L)為酶的最適活性，如異檸檬酸脫氫酶。
③ 在低鹽下呈酶活性，高鹽濃度有抑制作用，如脂肪合成酶、依賴DNA的RNA聚合酶等。
(3)具有異常的膜: 嗜鹽菌細胞結構的一大特征是有紫膜(purplemembrane)，由菌視蛋白與類胡蘿卜素類色素1：1結合組成。它是光能轉換器，接受光能，趨動胞內質子形成電位梯度，產生能量，為細胞活動、ATP合成、輸送氨基酸、排鹽等提供能量。嗜鹽菌紫膜的這種H+泵作用和排鹽作用使之能在高鹽下生存。紫膜合成量與細菌生活基質、光照、通氣條件等有關，當細胞在生長對數后期給予光照并限制供氧時，可使紫膜含量占全膜總量的51％。目前正研究將紫膜制成離體物，企圖用于合成ATP、太陽能電池、淡化海水以及宇航中。
據生物化學、分子生物學和遺傳學的研究表明，嗜鹽菌、嗜酸嗜熱菌及甲烷菌等是既不同于真細菌又有別于真核生物的第三類生物——古細菌亞界(Archaebacteria)，它具原核相似的細胞結構，但在分子水平上與真細菌有很大差異：細胞壁具多樣性，有的是蛋白質性質，有的是雜多糖性質，有的雖類似肽聚糖、但都不含胞壁酸、D-氨基酸和二氨基庚二酸。質膜所含類脂都是不可皂化的，中性脂以類異戊二烯類的碳氫化合物為主，極性脂以植烷甘油醚為主。rRNA、tRNA具獨特的核苷酸序列。核糖體表面上是70S，但對原核細胞蛋白質合成有抑制的氯霉素、卡那霉素對古細菌無作用，而茴香霉素對真核生物和古細菌的蛋白質合成都有抑制作用，因而其實質與80S核糖體有些相似(表3)。這類生物大都棲居極端生態條件下，在進化系統上具特殊地位。
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