第二章原核微生物第一节古细菌.ppt

第二章第二章 原核微生物原核微生物 •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 •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•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第二章第二章 原核微生物原核微生物（（prokaryotes）） •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）•原核微生物：原核微生物：细菌、古菌、放线菌、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，如果将地球古菌是最古老的生命体，如果将地球约４６亿年的年龄比作一年，那么古菌早约４６亿年的年龄比作一年，那么古菌早在３月２０日就出现了，而人类诞生不过在３月２０日就出现了，而人类诞生不过是１２月３１日的事。

是１２月３１日的事 它们多生长于极端环境，如热泉、高它们多生长于极端环境，如热泉、高压的海底火山口、盐湖等压的海底火山口、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0.1~15 0.1~15  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Ø按生活习性和生理特征分类（三类）按生活习性和生理特征分类（三类）Ø《《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Ø一般的产甲烷菌都是中温性的、最适宜的温度一般的产甲烷菌都是中温性的、最适宜的温度在在25~40 ℃之间，高温性产甲烷菌的适宜温度之间，高温性产甲烷菌的适宜温度则在则在50~60 ℃之间之间Ø产甲烷菌生长最适宜的产甲烷菌生长最适宜的pH值范围约在值范围约在6.8~7.2之之间。

如间如pH值低于值低于6或高于或高于8，产甲烷菌的生长繁，产甲烷菌的生长繁殖将受到极大影响殖将受到极大影响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形，细胞一般为不规则球形或三角形，生长温度范围在或三角形，生长温度范围在60~95 ℃大多数硫酸盐还原古菌可利用葡萄糖、乳酸盐、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，而以硫酸盐、甲酸盐和蛋白质等作电子受体，而以硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等作电子供体并生成亚硫酸盐、硫代硫酸盐等作电子供体并生成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 嗜嗜酸酸菌菌、、嗜嗜盐盐菌菌、、嗜嗜碱碱菌菌、、嗜嗜热热菌菌、、嗜嗜冷冷菌菌及及嗜嗜压压菌菌等等古古菌菌具具有有特特殊殊的的基基因因结结构构、、特特殊殊的的生生命命过过程程及及产产物物，，对对它它们们的的研研究究有有利利于于解解决决人人类类生生命命起起源源及及演演化化；；对对其其基基因因组组的的研研究究有有助助于于从从分分子子水水平平研研究究极极限限条条件件下下微微生生物物的的适适应应性性，，加加深对生命本质的认识。

极端微生物有广阔的应用前景，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：• 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；；• 从从嗜嗜高高温温菌菌体体内内提提取取的的 Taq Taq DNA DNA 酶酶应应用用于于PCRPCR（（聚聚合合酶酶链链反反应应））技技术术中中，，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 在在环环境境工工程程领领域域：：有有极极端端性性质质的的废废水水，，如如高高盐盐分分（（化化工工、、发发酵酵工工业业废废水水等等））、、酸酸性性废废水水( (如如味味精精废废水水pH=2pH=2～～3 3、、合合成成制制药药废废水水pH=4)pH=4)、、碱碱性性废废水水( (如如造造纸纸废废水水pH=14)pH=14)、、极极毒毒重重金金属属废废水水、、低低温温废废水水、、超超高高温温废废水水等等还还有有CODCODCrCr高高达达1×101×104 4～～10×1010×104 4mg/Lmg/L的的化化工工、、发发酵酵工工业业、、制制药药废废水水等等。

以以上上废废水水都都涵涵盖盖了了自自然然极极端端环环境境的所有恶劣条件的所有恶劣条件 目目前前处处理理这这些些废废水水时时，，都都要要事事先先将将极极端端废废水水调调整整到到合合适适的的范范围围后后再再进进行行微微生生物处理• 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；• 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；• 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• 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 利利用用产产甲甲烷烷菌菌对对粪粪便便和和高高浓浓度度有有机机废废水水进进行行厌厌氧氧消消化化处处理理的的时间已久，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，知之不多 加强对古菌深入研究很有必要，最终目的获得各种有益古菌加强对古菌深入研究很有必要，最终目的获得各种有益古菌菌种，将它们应用于上述各种废水的处理中，提高废水处理的效菌种，将它们应用于上述各种废水的处理中，提高废水处理的效果，降低投资成本和运行费用。

果，降低投资成本和运行费用。