原核微生物古細(xì)菌專家講座

第二章原核微生物

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）；放線菌

了解：細(xì)菌形態(tài)與大小；細(xì)菌其它物理化學(xué)性質(zhì)；古菌；藍(lán)細(xì)菌普通了解：螺旋體、立克次氏體和支原體。原核微生物古細(xì)菌專家講座第1頁第二章原核微生物（prokaryotes）

生物三域：古細(xì)菌、真細(xì)菌、真核生物（分子生物學(xué)水平）原核微生物：細(xì)菌、古菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、立克次氏體、支原體、螺旋體（外表特征）原核微生物古細(xì)菌專家講座第2頁第一節(jié)古菌(Archaea)原核微生物古細(xì)菌專家講座第3頁

古菌是最古老生命體，假如將地球約４６億年年紀(jì)比作一年，那么古菌早在３月２０日就出現(xiàn)了，而人類誕生不過是１２月３１日事。它們多生長于極端環(huán)境，如熱泉、高壓海底火山口、鹽湖等。原核微生物古細(xì)菌專家講座第4頁一、古菌特點(diǎn)1.形態(tài)：古菌有扁平直角幾何形狀細(xì)胞，而細(xì)菌從未發(fā)覺2.大?。簡蝹€(gè)古菌細(xì)胞直徑在0.1~15m之間3.代謝：多樣性，代謝中有特殊輔酶4.呼吸類型：嚴(yán)格厭氧是古菌主要呼吸類型5.繁殖：古菌繁殖速率較真細(xì)菌遲緩6.生活習(xí)性（生境）：大多數(shù)古菌生活在極熱、高鹽、極酸、或高度缺氧極端環(huán)境里原核微生物古細(xì)菌專家講座第5頁二、古菌分類按生活習(xí)性和生理特征分類（三類）《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊》（第三卷）將古菌分為五大群常見古菌：產(chǎn)甲烷古菌，硫酸鹽還原古菌，極端嗜鹽菌，極端嗜熱古菌，嗜熱嗜酸古菌原核微生物古細(xì)菌專家講座第6頁（一）產(chǎn)甲烷菌特點(diǎn)形態(tài)多樣，有球形、桿形、螺旋形、長絲狀等；嚴(yán)格厭氧，分離和培養(yǎng)等操作均需在特殊環(huán)境中進(jìn)行2.培養(yǎng)方法當(dāng)前最好是厭氧手套箱厭氧手套箱原核微生物古細(xì)菌專家講座第7頁普通產(chǎn)甲烷菌都是中溫性、最適宜溫度在25~40℃之間，高溫性產(chǎn)甲烷菌適宜溫度則在50~60℃之間產(chǎn)甲烷菌生長最適宜pH值范圍約在6.8~7.2之間。如pH值低于6或高于8，產(chǎn)甲烷菌生長繁殖將受到極大影響2.產(chǎn)甲烷菌對于溫度和pH值都相當(dāng)敏感原核微生物古細(xì)菌專家講座第8頁（二）硫酸鹽還原古菌特點(diǎn)：嚴(yán)格厭氧，G-，細(xì)胞普通為不規(guī)則球形或三角形，生長溫度范圍在60~95℃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，而以硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等作電子供體并生成H2S，有還產(chǎn)生少許甲烷原核微生物古細(xì)菌專家講座第9頁

三、環(huán)境保護(hù)和環(huán)境工程領(lǐng)域研究古菌意義

嗜酸菌、嗜鹽菌、嗜堿菌、嗜熱菌、嗜冷菌及嗜壓菌等古菌含有特殊基因結(jié)構(gòu)、特殊生命過程及產(chǎn)物，對它們研究有利于處理人類生命起源及演化；對其基因組研究有利于從分子水平研究極限條件下微生物適應(yīng)性，加深對生命本質(zhì)認(rèn)識(shí)。極端微生物有遼闊應(yīng)用前景，已應(yīng)用有：

極端嗜堿微生物堿性酶用于生產(chǎn)洗衣粉；從嗜高溫菌體內(nèi)提取TaqDNA酶應(yīng)用于PCR（聚合酶鏈反應(yīng)）技術(shù)中，使體外擴(kuò)增DNA成為可能，使該技術(shù)得到發(fā)展。原核微生物古細(xì)菌專家講座第10頁

當(dāng)前處理情況

在環(huán)境工程領(lǐng)域：有極端性質(zhì)廢水，如高鹽分（化工、發(fā)酵工業(yè)廢水等）、酸性廢水(如味精廢水pH=2～3、合成制藥廢水pH=4)、堿性廢水(如造紙廢水pH=14)、極毒重金屬廢水、低溫廢水、超高溫廢水等。還有CODCr高達(dá)1×104～10×104mg/L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)境全部惡劣條件。當(dāng)前處理這些廢水時(shí)，都要事先將極端廢水調(diào)整到適當(dāng)范圍后再進(jìn)行微生物處理。鹽分高、有機(jī)物濃度過高，用大量水稀釋；水溫過高要先冷卻；水溫過低要加溫；過酸用堿調(diào)整到中性；過堿用酸調(diào)整到中性。工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，浪費(fèi)資源。原核微生物古細(xì)菌專家講座第11頁

利用產(chǎn)甲烷菌對糞便和高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧消化處理時(shí)間已久，但對其它極端環(huán)境古菌研究較少，知之