第二章 原核微生物_第一節(jié) 古細(xì)菌

1、第二章第二章 原核微生物原核微生物 n重點(diǎn)掌握：細(xì)菌（細(xì)胞結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)特征重點(diǎn)掌握：細(xì)菌（細(xì)胞結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)特征、表面電荷和等電點(diǎn)、染色原理及方法、表面電荷和等電點(diǎn)、染色原理及方法）；放線菌）；放線菌 n理解：細(xì)菌的形態(tài)與大??；細(xì)菌其它物理解：細(xì)菌的形態(tài)與大?。患?xì)菌其它物理化學(xué)性質(zhì)；古菌；藍(lán)細(xì)菌理化學(xué)性質(zhì)；古菌；藍(lán)細(xì)菌n一般了解：螺旋體、立克次氏體和支原一般了解：螺旋體、立克次氏體和支原體。體。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：古細(xì)菌、真細(xì)菌、：古細(xì)菌、真細(xì)菌、真核生真核生物物（分子生物學(xué)水平）（分子生物學(xué)水平）n原核微生物：原核微生物：細(xì)菌、古菌、放

2、線菌、細(xì)菌、古菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、立克次氏體、支原體、螺旋藍(lán)細(xì)菌、立克次氏體、支原體、螺旋體（外表特征）體（外表特征）第一節(jié)第一節(jié) 古古 菌菌 (Archaea) 古菌是最古老的生命體，如果將地古菌是最古老的生命體，如果將地球約億年的年齡比作一年，那么古菌球約億年的年齡比作一年，那么古菌早在月日就出現(xiàn)了，而人類(lèi)誕生不早在月日就出現(xiàn)了，而人類(lèi)誕生不過(guò)是月日的事。過(guò)是月日的事。 它們多生長(zhǎng)于極端環(huán)境，如熱泉、它們多生長(zhǎng)于極端環(huán)境，如熱泉、高壓的海底火山口、鹽湖等。高壓的海底火山口、鹽湖等。 一、古菌的特點(diǎn)一、古菌的特點(diǎn)u1. 1. 形態(tài)：古菌有扁平直角幾何形狀的細(xì)胞，而細(xì)菌從形態(tài)：古菌有扁平直角幾

3、何形狀的細(xì)胞，而細(xì)菌從未發(fā)現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)u2. 2. 大小：?jiǎn)蝹€(gè)古菌細(xì)胞直徑在大?。?jiǎn)蝹€(gè)古菌細(xì)胞直徑在0.115 0.115 m m之間之間u3. 3. 代謝：多樣性，代謝中有特殊的輔酶代謝：多樣性，代謝中有特殊的輔酶u4. 4. 呼吸類(lèi)型：嚴(yán)格厭氧是古菌的主要呼吸類(lèi)型呼吸類(lèi)型：嚴(yán)格厭氧是古菌的主要呼吸類(lèi)型u5. 5. 繁殖：古菌繁殖速率較真細(xì)菌緩慢繁殖：古菌繁殖速率較真細(xì)菌緩慢u6. 6. 生活習(xí)性（生境）：大多數(shù)古菌生活在極熱、高鹽、生活習(xí)性（生境）：大多數(shù)古菌生活在極熱、高鹽、極酸、或高度缺氧的極端環(huán)境里極酸、或高度缺氧的極端環(huán)境里二、古菌的分類(lèi)二、古菌的分類(lèi)按生活習(xí)性和生理特征分類(lèi)（三類(lèi)）按

4、生活習(xí)性和生理特征分類(lèi)（三類(lèi)）伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)（第三卷）（第三卷） 將古菌分為五大群將古菌分為五大群常見(jiàn)古菌：常見(jiàn)古菌：產(chǎn)甲烷古菌產(chǎn)甲烷古菌，硫酸鹽還原古菌，硫酸鹽還原古菌，極端嗜鹽菌極端嗜鹽菌，極端嗜熱古菌，極端嗜熱古菌，嗜熱嗜酸古菌嗜熱嗜酸古菌（一）產(chǎn)甲烷菌（一）產(chǎn)甲烷菌1. 特點(diǎn)特點(diǎn) 形態(tài)多樣，有球形、桿形、形態(tài)多樣，有球形、桿形、螺旋形、長(zhǎng)絲狀等；嚴(yán)格厭螺旋形、長(zhǎng)絲狀等；嚴(yán)格厭氧，分離和培養(yǎng)等操作均需氧，分離和培養(yǎng)等操作均需在特殊環(huán)境中進(jìn)行在特殊環(huán)境中進(jìn)行2. 培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法目前最好的是厭氧手套箱目前最好的是厭氧手套箱厭氧手套箱厭氧手套箱一般的產(chǎn)甲烷菌都是中溫

5、性的、最適宜的溫度在2540 之間，高溫性產(chǎn)甲烷菌的適宜溫度則在5060 之間產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)最適宜的pH值范圍約在6.87.2之間。如pH值低于6或高于8，產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)繁殖將受到極大影響2. 產(chǎn)甲烷菌對(duì)于溫度和產(chǎn)甲烷菌對(duì)于溫度和pH值都相當(dāng)敏感值都相當(dāng)敏感（二）硫酸鹽還原古菌（二）硫酸鹽還原古菌特點(diǎn)：嚴(yán)格厭氧，特點(diǎn)：嚴(yán)格厭氧，G-，細(xì)胞一般為不規(guī)則球，細(xì)胞一般為不規(guī)則球形或三角形，生長(zhǎng)溫度范圍在形或三角形，生長(zhǎng)溫度范圍在6095 大多數(shù)硫酸鹽還原古菌可利用葡萄糖、乳酸大多數(shù)硫酸鹽還原古菌可利用葡萄糖、乳酸鹽、甲酸鹽和蛋白質(zhì)等作電子受體，而以硫鹽、甲酸鹽和蛋白質(zhì)等作電子受體，而以硫酸鹽、亞硫酸鹽

6、、硫代硫酸鹽等作電子供體酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等作電子供體并生成并生成H2S，有的還產(chǎn)生少量甲烷，有的還產(chǎn)生少量甲烷 三、環(huán)境保護(hù)和環(huán)境工程領(lǐng)域研究古菌的意義 嗜酸菌、嗜鹽菌、嗜堿菌、嗜熱菌、嗜冷菌及嗜壓菌等嗜酸菌、嗜鹽菌、嗜堿菌、嗜熱菌、嗜冷菌及嗜壓菌等古菌具有特殊的基古菌具有特殊的基因結(jié)構(gòu)、特殊的生命過(guò)程及產(chǎn)物，對(duì)它們的研究有利于解決人類(lèi)生命起源及演因結(jié)構(gòu)、特殊的生命過(guò)程及產(chǎn)物，對(duì)它們的研究有利于解決人類(lèi)生命起源及演化；對(duì)其基因組的研究有助于從分子水平研究極限條件下微生物的適應(yīng)性，加化；對(duì)其基因組的研究有助于從分子水平研究極限條件下微生物的適應(yīng)性，加深對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。極端微生物有廣闊

7、的應(yīng)用前景，深對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。極端微生物有廣闊的應(yīng)用前景，已應(yīng)用的有：已應(yīng)用的有：n 極端嗜堿微生物極端嗜堿微生物的的堿性酶用于生產(chǎn)洗衣粉堿性酶用于生產(chǎn)洗衣粉；n 從從嗜高溫菌嗜高溫菌體內(nèi)提取的體內(nèi)提取的 Taq DNA Taq DNA 酶應(yīng)用于酶應(yīng)用于PCRPCR（聚合酶鏈反應(yīng)）技術(shù)中，（聚合酶鏈反應(yīng)）技術(shù)中，使體外擴(kuò)增使體外擴(kuò)增DNADNA成為可能，使該技術(shù)得到發(fā)展。成為可能，使該技術(shù)得到發(fā)展。 目前處理狀況 在環(huán)境工程領(lǐng)域：有極端性質(zhì)的廢水，如高鹽分（化工、發(fā)酵工業(yè)廢水等）在環(huán)境工程領(lǐng)域：有極端性質(zhì)的廢水，如高鹽分（化工、發(fā)酵工業(yè)廢水等）、酸性廢水、酸性廢水( (如味精廢水如味精廢水p

8、H=2pH=23 3、合成制藥廢水、合成制藥廢水pH=4)pH=4)、堿性廢水、堿性廢水( (如造紙廢水如造紙廢水pH=14)pH=14)、極毒重金屬?gòu)U水、低溫廢水、超高溫廢水等。還有、極毒重金屬?gòu)U水、低溫廢水、超高溫廢水等。還有CODCODCrCr高達(dá)高達(dá)1 110104 4101010104 4mg/Lmg/L的化工、發(fā)酵工業(yè)、制藥廢水等。以上廢水都涵蓋了自然極端環(huán)境的化工、發(fā)酵工業(yè)、制藥廢水等。以上廢水都涵蓋了自然極端環(huán)境的所有惡劣條件。的所有惡劣條件。 目前處理這些廢水時(shí)，都要事先將極端廢水調(diào)整到合適的范圍后再進(jìn)行微生目前處理這些廢水時(shí)，都要事先將極端廢水調(diào)整到合適的范圍后再進(jìn)行微生物處理。物處理。n 鹽分高、有機(jī)物濃度過(guò)高，用大量的水稀釋?zhuān)畸}分高、有機(jī)物濃度過(guò)高，用大量的水稀釋?zhuān)籲 水溫過(guò)高要先冷卻；水溫過(guò)低要加溫；水溫過(guò)高要先冷卻；水溫過(guò)低要加溫；n 過(guò)酸用堿調(diào)節(jié)到中性；過(guò)堿用酸調(diào)節(jié)到中性。過(guò)酸用堿調(diào)節(jié)到中性；過(guò)堿用酸調(diào)節(jié)到中性。n 工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，浪費(fèi)資源。工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，浪費(fèi)資源。 利用產(chǎn)甲烷菌對(duì)糞便和高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧消化處理的利用產(chǎn)甲烷菌對(duì)糞便和高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧消化處理的時(shí)間已久，但對(duì)其他極端環(huán)境的古菌研究較少，知之不多。時(shí)間已久，但對(duì)其他極端環(huán)境的古菌研究較少，知之