第二章 原核微生物_第一节 古细菌

1、第二章第二章 原核微生物原核微生物 n重点掌握：细菌（细胞结构、培养特征重点掌握：细菌（细胞结构、培养特征、表面电荷和等电点、染色原理及方法、表面电荷和等电点、染色原理及方法）；放线菌）；放线菌 n理解：细菌的形态与大小；细菌其它物理解：细菌的形态与大小；细菌其它物理化学性质；古菌；蓝细菌理化学性质；古菌；蓝细菌n一般了解：螺旋体、立克次氏体和支原一般了解：螺旋体、立克次氏体和支原体。体。第二章第二章 原核微生物原核微生物（prokaryotes） n生物三域生物三域：古细菌、真细菌、：古细菌、真细菌、真核生真核生物物（分子生物学水平）（分子生物学水平）n原核微生物：原核微生物：细菌、古菌、放

2、线菌、细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、支原体、螺旋蓝细菌、立克次氏体、支原体、螺旋体（外表特征）体（外表特征）第一节第一节 古古 菌菌 (Archaea) 古菌是最古老的生命体，如果将地古菌是最古老的生命体，如果将地球约亿年的年龄比作一年，那么古菌球约亿年的年龄比作一年，那么古菌早在月日就出现了，而人类诞生不早在月日就出现了，而人类诞生不过是月日的事。过是月日的事。 它们多生长于极端环境，如热泉、它们多生长于极端环境，如热泉、高压的海底火山口、盐湖等。高压的海底火山口、盐湖等。 一、古菌的特点一、古菌的特点u1. 1. 形态：古菌有扁平直角几何形状的细胞，而细菌从形态：古菌有扁平直角几

3、何形状的细胞，而细菌从未发现未发现u2. 2. 大小：单个古菌细胞直径在大小：单个古菌细胞直径在0.115 0.115 m m之间之间u3. 3. 代谢：多样性，代谢中有特殊的辅酶代谢：多样性，代谢中有特殊的辅酶u4. 4. 呼吸类型：严格厌氧是古菌的主要呼吸类型呼吸类型：严格厌氧是古菌的主要呼吸类型u5. 5. 繁殖：古菌繁殖速率较真细菌缓慢繁殖：古菌繁殖速率较真细菌缓慢u6. 6. 生活习性（生境）：大多数古菌生活在极热、高盐、生活习性（生境）：大多数古菌生活在极热、高盐、极酸、或高度缺氧的极端环境里极酸、或高度缺氧的极端环境里二、古菌的分类二、古菌的分类按生活习性和生理特征分类（三类）按

4、生活习性和生理特征分类（三类）伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册（第三卷）（第三卷） 将古菌分为五大群将古菌分为五大群常见古菌：常见古菌：产甲烷古菌产甲烷古菌，硫酸盐还原古菌，硫酸盐还原古菌，极端嗜盐菌极端嗜盐菌，极端嗜热古菌，极端嗜热古菌，嗜热嗜酸古菌嗜热嗜酸古菌（一）产甲烷菌（一）产甲烷菌1. 特点特点 形态多样，有球形、杆形、形态多样，有球形、杆形、螺旋形、长丝状等；严格厌螺旋形、长丝状等；严格厌氧，分离和培养等操作均需氧，分离和培养等操作均需在特殊环境中进行在特殊环境中进行2. 培养方法培养方法目前最好的是厌氧手套箱目前最好的是厌氧手套箱厌氧手套箱厌氧手套箱一般的产甲烷菌都是中温

5、性的、最适宜的温度在2540 之间，高温性产甲烷菌的适宜温度则在5060 之间产甲烷菌生长最适宜的pH值范围约在6.87.2之间。如pH值低于6或高于8，产甲烷菌的生长繁殖将受到极大影响2. 产甲烷菌对于温度和产甲烷菌对于温度和pH值都相当敏感值都相当敏感（二）硫酸盐还原古菌（二）硫酸盐还原古菌特点：严格厌氧，特点：严格厌氧，G-，细胞一般为不规则球，细胞一般为不规则球形或三角形，生长温度范围在形或三角形，生长温度范围在6095 大多数硫酸盐还原古菌可利用葡萄糖、乳酸大多数硫酸盐还原古菌可利用葡萄糖、乳酸盐、甲酸盐和蛋白质等作电子受体，而以硫盐、甲酸盐和蛋白质等作电子受体，而以硫酸盐、亚硫酸盐

6、、硫代硫酸盐等作电子供体酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等作电子供体并生成并生成H2S，有的还产生少量甲烷，有的还产生少量甲烷 三、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义 嗜酸菌、嗜盐菌、嗜碱菌、嗜热菌、嗜冷菌及嗜压菌等嗜酸菌、嗜盐菌、嗜碱菌、嗜热菌、嗜冷菌及嗜压菌等古菌具有特殊的基古菌具有特殊的基因结构、特殊的生命过程及产物，对它们的研究有利于解决人类生命起源及演因结构、特殊的生命过程及产物，对它们的研究有利于解决人类生命起源及演化；对其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，加化；对其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。极端微生物有广阔

7、的应用前景，深对生命本质的认识。极端微生物有广阔的应用前景，已应用的有：已应用的有：n 极端嗜碱微生物极端嗜碱微生物的的碱性酶用于生产洗衣粉碱性酶用于生产洗衣粉；n 从从嗜高温菌嗜高温菌体内提取的体内提取的 Taq DNA Taq DNA 酶应用于酶应用于PCRPCR（聚合酶链反应）技术中，（聚合酶链反应）技术中，使体外扩增使体外扩增DNADNA成为可能，使该技术得到发展。成为可能，使该技术得到发展。 目前处理状况 在环境工程领域：有极端性质的废水，如高盐分（化工、发酵工业废水等）在环境工程领域：有极端性质的废水，如高盐分（化工、发酵工业废水等）、酸性废水、酸性废水( (如味精废水如味精废水p

8、H=2pH=23 3、合成制药废水、合成制药废水pH=4)pH=4)、碱性废水、碱性废水( (如造纸废水如造纸废水pH=14)pH=14)、极毒重金属废水、低温废水、超高温废水等。还有、极毒重金属废水、低温废水、超高温废水等。还有CODCODCrCr高达高达1 110104 4101010104 4mg/Lmg/L的化工、发酵工业、制药废水等。以上废水都涵盖了自然极端环境的化工、发酵工业、制药废水等。以上废水都涵盖了自然极端环境的所有恶劣条件。的所有恶劣条件。 目前处理这些废水时，都要事先将极端废水调整到合适的范围后再进行微生目前处理这些废水时，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。物处理。n 盐分高、有机物浓度过高，用大量的水稀释；盐分高、有机物浓度过高，用大量的水稀释；n 水温过高要先冷却；水温过低要加温；水温过高要先冷却；水温过低要加温；n 过酸用碱调节到中性；过碱用酸调节到中性。过酸用碱调节到中性；过碱用酸调节到中性。n 工艺复杂，运行费用高，浪费资源。工艺复杂，运行费用高，浪费资源。 利用产甲烷菌对粪便和高浓度有机废水进行厌氧消化处理的利用产甲烷菌对粪便和高浓度有机废水进行厌氧消化处理的时间已久，但对其他极端环境的古菌研究较少，知之不多。时间已久，但对其他极端环境的古菌研究较少，知之