古生菌简介及图片
古菌及极端微生物
隐蔽热网菌 Pyrodictium occultum
1977年，美国深海潜水器“阿尔文”号在洋中脊地区 发现了从海底冒出浓烟般的热泉。令人难以置信地是， 在喷出热泉的“黑烟囱”周围水温250-350℃、265大 气压的海水中，竟存在着一个极其奇特、黑暗而酷热 的生命世界。隐蔽热网菌即生活于其中。
古菌及极端微生物
2014.3.12
古菌
古菌常被发现生活于各种极端自然环境
下，如大洋底部的高压热溢口、热泉、 盐碱湖等。
在我们这个星球上，古菌代表着生命的极限，
确定了生物圈的范围。 热网菌（Pyrodictium）能够在高达113℃的 温度下生长。
最适生
活温度 80－ 105， 具有独 特的细 胞结构。
分类
目前，可在实验室培养的古菌主要包括 三大类: 1.产甲烷菌、
2.极端嗜热菌
3.极端嗜盐菌。
1、产甲烷菌
产甲烷菌是一群迄今
为止所知的最严格厌氧 的、能形成甲烷的化能 自养或化能异养的古菌群。 产甲烷细菌是能产生甲烷的一大类群， 因此包括了球形、杆形、螺旋形、长丝 状等不同形态。
一.古生菌的形态:与细菌相似
地表深处煤层中生成大量生物成因气的有利条件 是：大量有机质的快速沉积、充裕的孔隙空间、低 温，以及高pH值的缺氧环境. 生物成因：煤层气是在较低的温度条件下，有机 质通过各种不同类群细菌的参与或作用，在煤层 中生成的以甲烷为主的气体. 产甲烷菌对煤层气的 形成起着重要的作用，目前已发现产甲烷菌有低 温型、中温型和嗜热型.
2、极端嗜盐古菌
这是一类生活在很高浓度甚至接近饱和浓度
盐环境中的古菌。 细胞形态为杆形、球形和三角形、多角形、 方形、盘形等多形态。革兰氏阴性，极生鞭 毛。好氧或兼性厌氧。 胞内含有 类胡萝卜素（菌红素），产红色、 粉红色、橙色或紫色等各不同色素。化能有 机营养型。
微生物之古细菌
真核生物的生存环 境很广泛，也是根 据不同真核生物的 代谢类型而有不同 的生存环境。
形态
细菌的基本形态有三： 真核生物范围很广， 球形、杆形和螺旋形。 有大有小，形态各 此外，有的细菌还有 异。 荚膜，鞭毛以及芽孢。 但在不利的生活环境 下或菌龄老时会出现 不规则的多形性。
特征
古细菌
细菌
真核
中间代谢
亚基)
d、甲烷螺菌：无细胞壁，只有 一层由蛋白质纤维组成的鞘
1、产甲烷菌
（2）培养方法 专性厌氧，需要在特殊环境下操作；
目前最好的是厌氧手套箱
厌氧培养箱
2、极端嗜盐古菌
分为5大群、8属、19种
生活环境：高盐环境 细胞形状：细胞形态为链状、 杆状、球状等多形态。革兰氏阴性， 极生鞭毛。好氧或兼性厌氧。
5、RNA聚合酶AB’B’型
营养类型：化能异养，不发酵（好氧或兼性厌氧有关）
3 热原体
• 无细胞壁、嗜热嗜酸、好氧、化能有机营养，所以被称为热
原体Thermoplasma
• 有的种具有多根鞭毛，能够运动 • 质膜的主要成分是一种带有甘露糖和葡萄糖单位的四醚类脂
(tetratherlipid)的脂多糖化合物。同时质膜中也含有糖肽，
但没有固醇类化合物，这样的质膜使热原体表现出对渗透压、 酸、热的稳定性。
嗜酸热原体
Thermoplasma acidophilum
4、古生硫酸盐还原菌 专性嗜热，好氧、兼性厌氧、严格厌氧，革兰 氏阴性，杆状、丝状或球状。大多数种是硫代谢菌，
经常在温泉中发现。
4、古生硫酸盐还 原菌
分布于深海海底、热泉和地层深部储油层。化能 自养，单极多生鞭毛，并产少量甲烷。
延胡索酸火叶菌
（Pyrolobus fumarii）， 一种生活在113℃大西洋 热液喷口的古菌。
古生菌简介及图片
古细菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。
具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。
形态单个古菌细胞直径在0.1到15微米之间，有一些种类形成细胞团簇或者纤维，长度可达200微米。
它们可有各种形状，如球形、杆形、螺旋形、叶状或方形。
它们具有多种代谢类型。
值得注意的是，盐杆菌可以利用光能制造ATP，尽管古菌不能像其他利用光能的生物一样利用电子链传导实现光合作用。
代表性古细菌极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。
如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，80℃以下即失活，德国的斯梯特（K. Stetter）研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的J. A. Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中。
嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。
极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。
极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。
极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值8～10。
产甲烷菌（metnanogens）：是严格厌氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。
古生菌简介——精选推荐
古生菌简介古生菌（Archaea）：又称为古细菌（archaeobacteria）或称古菌，是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物群，主要包括一些独特生态类型的原核生物。
它们在生物化学和大分子结构方面与真核生物和真细菌都有明显的差异。
古细菌一词是美国人C. R. Woese（沃斯/伍斯）于 1977年首先提出来的。
1977年，Carl Woese以16S和18 S rRNA的寡核苷酸序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。
随着分子数据的增加，并比较其同源性水平后，提出了不同于以往生物界级分类的新系统，即生命的三域学说（Three Domains Theory）。
三域是指：细菌域（Bacteria）、古生菌域（Archaea）和真核生物域（Eukarya）。
古生菌在分类地位上与真细菌和真核生物并列，并且在进化谱系上更接近真核生物。
在细胞构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。
生存环境很多古菌是生存在极端环境中的，如极高温度、极低温度、高盐、强酸或强碱性的水中。
也有些古菌是嗜中性的，能够在沼泽、废水和土壤中被发现。
很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道中，如反刍动物、白蚁或者人类。
古菌通常对其它生物无害，且未知有致病古菌。
形态单个古菌细胞直径在0.1到15微米之间，有一些种类形成细胞团簇或者纤维，长度可达200微米。
它们可有各种形状，如球形、杆形、螺旋形、叶状或方形。
结构像其它生物一样，古生菌细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等结构。
其每部分虽是结构相似，而化学成分却不尽相同。
换句话说，古生菌像其它生物一样构建同样的结构，但是它们用不同的化合物来构建。
细胞壁：细胞的外面都围有细胞壁，这是一层半固态的物质，它可以维持细胞的形状，并保持细胞内外的化学物质平衡。
除Thermoplasma无细胞壁外，其余的都有细胞壁。
细胞壁中不含有肽聚糖，含有假肽聚糖（类似肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质。
古生菌
古生菌的名称由来
戊斯革命 20世纪70年代，美国科学家卡尔·戊斯靠分析由DNA序列决定的另
一类核酸—核糖核酸（RNA）的序列分析来确定微生物的亲缘 关系，发现并不是所有的微小生物都是亲戚。他们发现产甲烷的 微生物在微生物世界是个异类，因为它们会被氧气杀死，会产生 一些在其它生物中找不到的酶类，因此他们把产生甲烷的这类微 生物称为第三类生物。乌斯把这类第三生物定名为古生菌 （Archaea），成为和细菌域、真核生物域并驾齐驱的三大类生 物之一。这一变革被称为戊斯革命 。
三角形
方形
杆状
不 规 则 形
六、古生菌的细胞结构
像其它生物一样，古生菌 细胞有细胞质、细胞膜和 细胞壁三种结构。
1、细Байду номын сангаас壁结构 （1）假肽聚糖 产甲烷菌的细胞壁含假 肽聚糖
（2）酸性杂多糖 2分子N-乙酰氨基半乳糖和1分子葡萄糖醛酸组成的三 糖单位经反复连接而成的古生菌细胞壁。
甲烷八叠球菌和盐球菌不含假肽聚糖，而含复杂聚多糖。
一、古生菌的概念
是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。 具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统； 也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体 对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内 含子并结合组蛋白； 此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细 胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质 为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D 型氨基酸和二氨基庚二酸。
（二）生存环境 最先发现喜好高温的古生菌来自美国黄石公园。 古生菌生活的环境常常是极端环境，如高温、高盐、高酸、高碱、 高压等。 在动物的消化道中同样存在，如反刍动物、白蚁和人类。 古生菌通常对其它生物无害，且未知有致病古生菌。
04-古生菌
盐、高酸等。
一、古生菌
2.古生菌形态
在显微镜下，古生菌与细菌具 有类似的个体形态。
一、古生菌
3.细胞结构
在细胞的结构与功能上，古 生菌既有类似真细菌之处，也有 类似真核生物之处，还具有一些 自己独特的特点。
一、古生菌
（1）细胞壁
具有与真细菌类似功能的细胞壁 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大
已研究过的一些古生菌,它们细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖(假 肽聚糖)、糖蛋白或蛋白质构成的。
热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁
一、古生菌
β-1,3糖苷键不被 溶菌酶水解
N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗 糖胺糖醛酸交替连接而成,连 在后一氨基糖上的肽尾由 L-glu、L-ala和L-lys三个L 型氨基酸组成，肽桥则由 L-glu一个氨基酸组成。
一、古生菌
（3）细胞质和内含物
无细胞器
核糖体沉降系数为70 S 有些种类的细胞质中 具有有一定功能的颗粒 状内含物
产甲烷嗜热菌细胞内的气泡
一、古生菌
（4）核区
没有具有核仁、核膜的细胞核 染色体DNA为共价闭合环状 核糖体16S和真细菌的核糖体同样大小，但在某些特性上， 它们与真核生物的核糖体相似 蛋白质合成起始氨基酸为甲硫氨酸，不同与细菌而同与 真核生物
一、古生菌
4.古细菌地位
一、古生菌
5.真生菌、真核生物和古生菌间的比较
特征
细胞壁
细胞膜 甲烷生成过程
RNA多聚酶 起始tRNA
抗生素作用
真细菌、真核生物和古生菌间的差异
古生菌
六、甲烷火菌纲 七、热球菌纲 八、 热 原 体 纲
古生菌的分布
一、古生菌的分布相当广泛，存在的环境包 括湖泊、开放大洋、热泉以及沉积物等极端 环境,土壤中还有大量的古生菌。并且含量远 比早先科学家预想的要多得多.如： Karner 等人通过对太平洋海水中 古菌含量的测定和估算, 预计古菌占现代海洋中 原核生物的1/ 3 。
古生菌的生存环境及生活
一、生存环境
最先发现的喜好高温的古生菌来自美国黄石公园。 古生菌的生活环境常常是极端环境，即普通常见的生物是很 难生存的高温、强酸强碱或盐浓度很高的环境中。例如温度 超过100℃的深海地表的裂缝处、温泉、以及极端酸性或碱 性的水中。它们还存在于牛、白蚁和海洋生物的体内并且在 那里产生甲烷。它们生长在没有氧气的海底淤泥中，甚至生 长在沉积在地下的石油中。某些古菌在晒盐场上的盐结晶里 生存。很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道中，如反刍动 物、白蚁或者人类。 古菌通常对其它生物无害，且未知有致病古菌。
古生菌的遗传
一、与细菌相同之处
古生菌是原核生物，像细菌一样，没有核膜，它们 的DNA也以环状形式存在。
二、不同之处
补充蓝细菌古生菌
① 极端嗜盐菌的形态
古细菌的典型代表之一。
细胞常呈现杆状、球状、三角形、多角形、盘形等多种形态。
革兰氏染色呈阴性。 极生鞭毛，运动或不运动。 好氧或兼性厌氧。 细胞内含有各种色素。
② 极端嗜盐菌的化学组成及生活环境
极端嗜盐菌主要分布在高盐环境中，如盐湖、盐碱湖、晒盐场、以 及含盐量高的土壤中等。
等。
古细菌这个概念是1977年由Carl Woese和 George Fox提出的，原因是它们在16SrRNA的
系统发生树上和其它原核生物有所区别。古菌、
真细菌和真核生物一起构成了生物的三域系统。
5.2 古生菌的形态与结构特征
（1）古生菌的形态 古生菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不规则 形状、多形态，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直
20个碳原子形成的侧链。
细菌细胞膜结构 单层结构
古菌酯类
d. 侧链的分支。细菌和真核生物的脂肪酸没有侧分支。古生菌细胞 膜的侧链由不同的化合物构成，侧分支能够形成碳原子环。这种环
可以稳定膜上的结构，有助于古生菌生活在高温中。
古菌之所以能够存在于高温、 高盐以及强酸性等极端条件下,得益
于它特殊的侧链及成键的分子特性。古菌的侧链多为不含活性官能团 的碳长链分子,与甘油酸分子以非常稳定的醚键相联,并且组成细胞膜 的脂类为一整个长碳链分子,形成单层细胞膜。这种相当稳定的结构使 得古菌细胞膜非常坚固,能够抵抗即使是非常恶劣的外界条件。
③ 产甲烷菌的化学组成
与其他细菌差距甚大。
细胞壁不含有真正的肽聚糖，而是含有假肽聚糖。
细胞壁没有细菌细胞壁胞壁质的特征，而是富含有各种表层蛋白。
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古细菌(archaeobacteria)
（又可叫做古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。
具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。
形态
单个古菌细胞直径在0.1到15微米之间，有一些种类形成细胞团簇或者纤维，长度可达200微米。
它们可有各种形状，如球形、杆形、螺旋形、叶状或方形。
它们具有多种代谢类型。
值得注意的是，盐杆菌可以利用光能制造ATP，尽管古菌不能像其他利用光能的生物一样利用电子链传导实现光合作用。
代表性古细菌
极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。
如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，80℃以下即失活，德国的斯梯特（K. Stetter）研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的J. A. Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中。
嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。
极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。
极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。
极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值8～10。
产甲烷菌（metnanogens）：是严格厌氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。
南非地下2.8公里金矿生活着一种细菌，无需光线和氧气仍能生存Candidatus
Desulforudis audaxviator
嗜热甲烷丝菌
嗜热菌
电镜下照片
电镜下照片。