第二章原核微生物1古菌课件.ppt

1、第二章第二章 原核微生物原核微生物第一节第一节 古菌域古菌域l 过去，由于研究手段技术原因，对古菌的了解过去，由于研究手段技术原因，对古菌的了解很少，一直将它列入细菌范畴内。从很少，一直将它列入细菌范畴内。从19771977年起，年起，人们改进了研究方法，发现这类菌在细胞结构、人们改进了研究方法，发现这类菌在细胞结构、化学组成及生存环境条件等方面的特殊性，所化学组成及生存环境条件等方面的特殊性，所以将它从细菌中划分出来，称为古细菌（而细以将它从细菌中划分出来，称为古细菌（而细菌则称为真细菌），或称古菌。现在已将它与菌则称为真细菌），或称古菌。现在已将它与细菌、真核生物并列。细菌、真核生物并列。

2、一、一、古菌的特点古菌的特点古菌的形态古菌的形态 细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞。成直角几何形态的细胞。古菌的细胞结构古菌的细胞结构 大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞壁酸。组合多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂壁酸。组合多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。有内含子。有内含子。古菌的代谢古菌的代谢 代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶辅酶，如绝

3、对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、F420、F430等。等。古细菌中有异养型、自养型和不完全光古细菌中有异养型、自养型和不完全光合作用合作用3种类型。种类型。古菌的呼吸类型古菌的呼吸类型 多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。古菌的繁殖古菌的繁殖 以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢。以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢。古菌的生活习性古菌的生活习性 大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、极酸和绝对极酸和绝对 厌氧的环境中。它有特殊的代谢厌氧的环境中。它有特殊的代谢途径。途径。二、古菌的分类l 按照古菌的生活习性和生理特点，古

4、菌可分为三大类按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。l 19841984年年伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册5 5大群：产甲烷古大群：产甲烷古菌、古生硫酸盐还原菌、极端嗜盐古菌、无细胞壁古菌、古生硫酸盐还原菌、极端嗜盐古菌、无细胞壁古细菌、极端嗜热的代谢硫古细菌。细菌、极端嗜热的代谢硫古细菌。l 20012001年，古细菌域分类为泉古生菌门和广古生菌门年，古细菌域分类为泉古生菌门和广古生菌门。（一）泉古生菌门（一）泉古生菌门l大多数泉古生菌极端嗜热、嗜酸，代谢硫。大多数泉古生菌极端嗜热、嗜酸，代谢硫。大

5、多生长在含硫地热水或土壤中。大多生长在含硫地热水或土壤中。l其下有其下有1纲纲3目、目、5科、科、22属，其代表属特征属，其代表属特征见表见表21。l有有7纲（甲烷杆菌纲、甲烷球菌纲、盐杆菌纲（甲烷杆菌纲、甲烷球菌纲、盐杆菌纲、热原体纲、古生球菌纲、甲烷嗜高热纲、热原体纲、古生球菌纲、甲烷嗜高热纲）纲）9目、目、15科、科、48属，其代表属特征见表属，其代表属特征见表22。（二）广古生菌门（二）广古生菌门产甲烷菌产甲烷菌 产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）协同作用，能使有机物甲烷化，产生具有协同作用，能使有机物甲烷化，产生具有经济价值的生物能物质经济价

6、值的生物能物质甲烷。甲烷。产甲烷菌是严格厌氧菌，截至产甲烷菌是严格厌氧菌，截至19921992年把它年把它分为分为3 3目、目、7 7科、科、1919属、属、7070种。种。24 产甲烷菌产甲烷菌的细胞结构：的细胞结构：有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。产甲烷菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性产甲烷菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。菌。产甲烷菌产甲烷菌的培养方法：的培养方法：由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培养等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条养等要求特殊

7、的环境和方法。如厌氧的培养条件、厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。件、厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷，产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷，这就是所谓的这就是所谓的“沼气发酵沼气发酵”。极端嗜盐菌极端嗜盐菌 这类菌对这类菌对NaCL有特殊的适应性和需要性。栖息有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限在高盐环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限为为1.5mol/L（约（约9）

8、，大多数为），大多数为24mol/L（约（约1223），甚至高达），甚至高达5.5mol/L（32，达饱和，达饱和状态）。有的种类也能在低盐浓度下生长。状态）。有的种类也能在低盐浓度下生长。这种细菌是英国微生物这种细菌是英国微生物学家安东尼学家安东尼瓦尔斯比于瓦尔斯比于年发现的，地点在红海年发现的，地点在红海附近一个盐分含量很高的水附近一个盐分含量很高的水池里。它身长约池里。它身长约0.15微米，微米，呈方形，样子有点像邮票，呈方形，样子有点像邮票，这在细菌中极为罕见。这在细菌中极为罕见。在这种喜欢盐分的方形细菌被发现多年后，在这种喜欢盐分的方形细菌被发现多年后，科学家最近终于在实验室中成功培

9、养了它，方形细菌科学家最近终于在实验室中成功培养了它，方形细菌还对氯化镁有极强耐受力。太阳系的一些天体如木星还对氯化镁有极强耐受力。太阳系的一些天体如木星的卫星木卫二和木卫三上，有着氯化镁含量很高的盐的卫星木卫二和木卫三上，有着氯化镁含量很高的盐水。研究方形细菌有可能为在这些天体上寻找生命提水。研究方形细菌有可能为在这些天体上寻找生命提供线索。供线索。热原体热原体 热原体目有热原体目有2科科2属，热原体属和嗜酸菌属属，热原体属和嗜酸菌属热原体属的细胞无细胞壁，含大量二甘油四乙热原体属的细胞无细胞壁，含大量二甘油四乙醚、脂多糖、糖蛋白；嗜热嗜酸，呈球状，能运醚、脂多糖、糖蛋白；嗜热嗜酸，呈球状，

10、能运动动嗜酸菌属也无细胞壁，质膜外有嗜酸菌属也无细胞壁，质膜外有S层其形态呈不层其形态呈不规则球形规则球形古生硫酸盐还原菌古生硫酸盐还原菌 l 古生硫酸还原菌呈不规则类球形，古生硫酸还原菌呈不规则类球形，G G-菌，由菌，由蛋白亚单位组成细胞壁蛋白亚单位组成细胞壁l 极端嗜热，厌氧菌极端嗜热，厌氧菌嗜热嗜酸菌嗜热嗜酸菌 l 包括古生硫酸还原菌和极端嗜热菌包括古生硫酸还原菌和极端嗜热菌l 特点是：专性嗜热，好氧、兼性或严格厌氧，特点是：专性嗜热，好氧、兼性或严格厌氧，G G-菌，杆状，丝状或球状，最适生长温度在菌，杆状，丝状或球状，最适生长温度在7070105105之间，嗜酸性和嗜中性，自氧或之

11、间，嗜酸性和嗜中性，自氧或异氧生长。大多数种是硫代谢菌。异氧生长。大多数种是硫代谢菌。三、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义l 极端微生物对极端环境有很强的适应性和需要性，对极端微生物对极端环境有很强的适应性和需要性，对极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。l 环境工程中，在处理极端废水时，都要事先将极端废环境工程中，在处理极端废水时，都要事先将极端废水调整到合适的范围后再进行微生物处理。目前如果水调整到合适的范围后再进行微生物处理。目前如果缺少这些过程，往往不能获得满意的处理效果。缺少这些过程，往往不能获得满意的处理效果。l 对于粪便和高浓度有机废水的厌氧消化处理中的产甲对于粪便和高浓度有机废水的厌氧消化处理中的产甲烷菌研究较多，但对其他极端环境的古菌研究较少。烷菌研究较多，但对其他极端环境的古菌研究较少。