古生菌
古细菌
古细菌姓名：唐选盼学号：20092113310050 班级：09海科2班定义古细菌(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。
常生活于热泉水、缺氧湖底、盐水湖等极端环境中的原核生物。
具有一些独特的生化性质，如膜脂由醚键而不是酯键连接。
在能量产生与新陈代谢方面与真细菌有许多相同之处，而复制、转录和翻译则更接近真核生物。
古核生物与真核生物可能共有一个由真细菌的祖先歧化而来的共同祖先。
生存环境及形态很多古菌是生存在极端环境中的。
一些生存在极高的温度（经常100℃以上）下，比如间歇泉或者海底黑烟囱中。
还有的生存在很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水中。
然而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，且未知有致病古菌演化和分类从rRNA演化树上，古菌分为两类，泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)。
另外未确定的两类分别由某些环境样品和2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种纳古菌门(Nanoarchaeum equitans)构成。
Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代。
这个假说反映在了“古菌”的名称中（希腊语archae为“古代的”）。
随后他正式称这三支为三个域，各由几个界组成。
古细菌
广古菌门(Euryarchaeota)
包含了古菌中的大多数种类，包括了经常能 在动物肠道中发现的产甲烷菌、在极高盐浓 度下生活的盐杆菌、一些超嗜热的好氧和厌 氧菌，也有海洋类群。在16S rRNA系统发育 树上，它们组成一个单系群。
古菌域(Archaea)－广古菌门
盐杆菌纲(Halobacteria) 甲烷杆菌纲(Methanobacteria) 甲烷球菌纲(Methanococci) 甲烷微菌纲(Methanomicrobia) 甲烷火菌纲(Methanopyri) 古球状菌纲(Archaeoglobi) 热原体纲(Thermoplasmata) 热球菌纲(Thermococci)
产甲烷古菌可能是火星生命形式
一个美国科学家小组2005年12月5日报告说，他们 在格陵兰岛地下冰芯中发现了产甲烷古菌生存的证 据。科学家称，这种能在极端严酷条件下生存的微 生物有可能在火星上生存。
研究人员认为产甲烷古菌很可能存在于火星上，并 且是火星大气中甲烷的来源。为了验证这一设想他 们制造一台荧光探测仪，用来探测产甲烷古菌新陈 代谢时产生的微弱荧光，这台仪器能探测出每毫升 土壤或地层中存在的1个古菌，安装在新的火星车 上寻找火星生命。
1977年，C. R. Woese等人在用各种原核生物的16S rRNA进行分子进化研究时，发现一类能利用CO2和H2产
生甲烷的厌氧细菌（产甲烷菌Methanococcus）的rRNA
序列与一般细菌的十分不同，不同的程度比一般细菌的 rRNA序列与真核生物的rRNA序列的差异还要大。
原来被认为是细菌的甲烷球菌代表着一种既不同于真核生物, 也不同于细菌的生命形式。他们认为这是地球上的第三生命 形式,并命名为古细菌。进一步的研究确证了古细菌与真细 菌之间的重大差异，同时发现古细菌的一系列分子生物学和 细胞生物学特征与真核生物有不少相似之处。
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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。
几种古细菌的介绍汇总
四 、 古细菌的用途
1、钠线嗜盐古菌 钠线嗜盐菌属于革兰氏阴性菌，好氧生长，最 适生长Nacl浓度为20%，最适生长ｐＨ值为7.5，能 利用酵母膏、葡萄糖、果糖、乳糖等多种糖类作为 能源与碳源生长。经鉴定该菌属于Natrinema pallidum。Ｎatrinema pallidum sp.CGMCC No.1873 分泌的一种蛋白类抗生素－嗜盐菌素，嗜 盐菌素成熟蛋白在抑制或杀灭极端嗜盐古菌中具有 重要的应用价值。
二 、古细菌的形态及其生存环境
1、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。
2、生存环境 很多古菌是生存在极端环境中的。一些生存在 极高的温度（经常100℃以上）下，比如生活在 间歇泉或者海底黑烟囱中。还有的生存在很冷的 环境或者高盐、强酸或强碱性的水中。然而也有 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。
三、代表性古细菌
1 极端嗜热菌：只有在高 温下才能良好地生长。 迄今为止已分离出50多 种嗜热细菌。在这些细 菌中有一种最抗热的菌 株，在105℃繁殖率最 高，甚至在高达113℃ 也能增殖。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。
2 极端嗜盐菌：能在极 端地盐环境下生长和 繁殖，特别是在天然 地盐湖和盐池中生存。 由渗透势原理可知高 盐溶液中的细胞将失 去更多的水分，成为 脱水细胞。而嗜盐细 菌可产生大量的内溶 质或保留从外部取得 溶质的方式来维持自 身的生存。
古细菌
古细菌一、定义古细菌(archaeobacteria)（又名古生菌、古菌、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。
二、代表性古细菌极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。
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。
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。
CO2+4H2→CH4+2H2O+能量嗜热细菌：嗜热细菌只有在高温下才能良好地生长。
嗜盐细菌：它能在极端地盐环境下生长和繁殖，特别是在天然地盐湖和太阳蒸发盐池中生存。
三、古细菌实例（一）、Pyrodictium热网菌1、分类：菌科、热网菌属2、特性：细胞盘状，直径0.3～2.5μm，厚约0.2μm。
形成中空纤维，直径0.04～0.08μm，将细胞联成网络。
革兰氏染色阴性，不运动。
它是从意大利一处海底火山口附近的硫磺矿区分离到的一种极端嗜热菌，同时也是是迄今所知嗜热性最强的细菌。
该处的海床由热矿沉积物和被硫覆盖的洞隙组成，海床上不断喷射出热海水和火山气。
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
古菌
产甲烷菌的细胞结构：细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、 原生质和核质。 产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，它们的细胞壁结构和化学组分有所不 同。也是与真细菌的区别点。 细胞封套有四种： 1.大多数G+产甲烷菌的细胞壁在结构上与G+真细菌相似，细胞壁有一层和三层 的，单层的厚度为10～20nm，如甲烷杆菌属与甲烷短杆菌属。巴氏甲烷八叠球 菌的细胞壁只有一层，厚约200nm。它们化学成分与G+真细菌的不同，不含细 胞壁（即不含二胺基庚二酸或细胞酸）而是假细胞壁质或是未硫酸化的异多糖。 三层的细胞壁壁厚为20～30nm，有内层、中层和外层。外层在细胞分裂横隔形 成பைடு நூலகம்消失，如瘤胃甲烷短杆菌。 2.G+的炽热高温甲烷菌的细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。 3.G-产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜。只有一层六角形或四角形的，由蛋白质 亚基或糖蛋白亚基组成的S层。 4.甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。其厚度为 10nm。
1979年，Balch和Wolfe通过16S rRNA测序 将产甲烷菌发 展为3目（甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目）4科7属 14种。 1993年，Boone将甲烷八叠球菌科上升为一个目，建立了 火热产甲烷菌目，至此产甲烷菌发展为5目10科25属59种。 2001年，Bergey's Manual of Systematic Bacteriology 将产甲烷菌放在宽广古生菌门（Euryarchaeota）中，至此 产甲烷菌发展为3纲，5目，10科，26属，78种。 产甲烷菌属于古菌域（Archaea），广域古菌界 （Euryarchaeon），宽广古生菌门（Euryarchaeota）。 人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。人们对产甲烷菌 有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形成，在自然界与 水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济 价值的生物能物质——甲烷。
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古生菌概述
摘要：本文简要地介绍了古生菌的发现、分类及其应用前景，并简要阐述了几类古生菌的形态特征、生理功能以及生活环境。
关键词：古生菌产甲烷菌极端嗜热菌极端嗜盐菌嗜热嗜酸菌
On the contribution of Koch
Abstract: This article briefly describes the discovery of archaea, classification and its application prospects, and briefly described the types of archaea of the morphological characteristics, physiological functions, as well as living environment.
Key words：Archaea methanogen Extreme thermophiles Extreme halophile Acidophilic thermophilic bacteria
古细菌是一类生活在今天的生物,被称为活化石细菌。
它们并不是细菌,因为它们有着与细菌不同的遗传基因。
它们是独立的一类生物[1]。
它们之所以被称为古细菌,是因为它们的栖息生境类似于早期的地球环境（如热、酸、盐等）[2],并且在形态上跟细菌差不了多少,所以人们把它们叫做古细菌。
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。
这两组原核生物起初被定为古细菌和真细菌两个界或亚界。
而Woese认为它们是两支根本不同的生物，通过对不同细菌的rRNA样品进行检测分析，他重新将其命名为古菌和细菌，这两支和真核生物一起构成了生物的三域系统[3]。
古细菌域又可再细分为三个类群[4]：广古生菌界（包括甲烷球菌属和热球菌属），泉古生菌界（包括硫化叶菌属和热叶菌属），古生古菌界。
其中古生古菌界比较不寻常，该亚群中存在的任何成员均不可获得纯培养，证实他们的存在只是根据获得的混合微生物群落的16SrRNA序列推测出来的。
现在对古生菌的研究主要集中在以下四个类群：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌以及嗜热嗜酸细菌。
产甲烷细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。
它们的形态以杆状和长丝状为主。
细胞的宽为0.5-1.0um,不形成芽孢，产生鞭毛，不运动。
革兰氏染色反应不定。
在化学组成上与其他细菌差距甚大。
它的细胞壁不含有真正的肽聚糖，而是含有假肽聚糖[5]。
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。
其细胞膜的主要成分为植烷醇基甘油醚。
产生甲烷细菌主要生活在多水、缺氧的沼泽和湿地等环境中。
它们通过将CO2还原成CH4而获得能量生长，电子供体仅限于H2、甲酸和CO。
氨为唯一氮源，硫化物可作为硫的来源[6]。
极端嗜盐菌是古细菌的典型代表之一。
它们的细胞常呈现杆状、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。
其细胞壁也不含有肽聚糖。
细胞膜成分为类异戊二烯甘油醚酯[7]。
它们具有利用光能驱动质子泵的作用，因此可利用质
子梯度所产生的能量合成ATP。
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。
极端嗜热菌是一类偏喜高温的古生菌。
他们中的所有成员都具有800C以上的最适温度。
绝大多数为专性厌氧菌。
营养类型有化能有机营养型、化能无机营养型以及兼性营养型。
它们主要分布在温泉、火山地、地热区土壤及海底火山附近等处[8]。
它们能够以不同的呼吸方式获得能量，但在很多情况下元素硫起关键作用，因为它在极端嗜热菌的代谢过程中不仅能够做电子的供体而且也可以做电子的受体。
嗜热嗜酸菌一般是没有细胞壁的细菌。
它们专性嗜热嗜酸且只在极低pH条件下才能生长。
它们形态具有多样性。
仅有一个三层结构的细胞膜，无真正的细胞壁，膜中的脂质为植烷基二甘油四醚。
革兰氏染色呈阴性。
营养类型为兼性厌氧型。
它们往往生长在火山区或含硫量极为丰富的地区。
能氧化还原态的硫化物和金属硫化物，以从其中取得能量[9]。
当然，古细菌并不是仅局限于这四大类。
研究还发现有些古生菌为极端嗜碱菌、极端嗜压菌、极端嗜冷菌等等[10]。
这些不同类型的古生菌各自有着不同的形态特征、生理功能及生活条件。
对于这些古生菌的研究有着重要的生物学意义。
尤其是极端微生物代谢产生特有的生物活性物质以及自身的一些活性物质,已广泛应用于许多领域[11]。
例如现在PCR仪中所使用的Taq酶就是从嗜热菌中提取的，正是利用了这种酶的耐高温特性。
可见，古生菌的开发和应用有着十分广阔的前景。
参考文献：
[1]瘐晋 ,周洁. 生命起源的活化石:古细菌[J]. 飞碟探索, 2003.(04) .
[2]刘志恒主编.现代微生物学.北京：科学出版社.2002.7.
[3][英]波斯特盖特著.周启玲，周育，毕群译.微生物与人类.北京：中国青年出版社.2007.
[4][英]尼克林等著，林稚兰译，微生物学（第2版）.北京：科学出版社.2004.9.
[5]周德庆主编.微生物学教程（第二版）.北京：高等教育出版社.2002.5.
[6]胡正嘉主编.微生物学. 北京：中国农业出版社.2000.6.
[7]闵航主编.微生物学.杭州：浙江大学出版社.2005.2.
[8]任红妍. 嗜热微生物[J]. 生物学通报.1995. (03)
[9]柳耀建,林影,吴晓英. 极端微生物的研究概况[J]. 工业微生物, 2000 .(03) .
[10]迟桂荣. 极端环境微生物的研究概况[J].德州学院学报.2001. (02)
[11]赵春杰，吕耀龙，马玉玲. 极端微生物研究进展[J].内蒙古农业大学学报,2008. (01)。