古菌课件
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02-2.3放线菌、古菌及蓝细菌 课件
常存在于含水量低、有机物丰富呈碱性的土壤中, 土壤的“泥腥味”由放线菌产生的。
放线菌 放线菌特点
单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； 多数为腐生菌、少数为寄生菌； 菌丝直径与杆菌类似，约1 μm； 细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染 色阳性（少数阴性-枝动菌属）；
放线菌
放线菌应用
抗生素的生产（2/3的抗生素是由放线菌生产的）； 维生素（B12）的生产（灰链霉菌）； 有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶的 能力。在自然界的物质循环上起着重要的作用； 有些菌能氧化分解氰化物，在水处理上有重要意义。
古细菌
（3）氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea）
国外一些学者于海洋中发现氨氧化古细菌（AOA）存在，它们同样 广泛存在于土壤、自然水体、污水处理厂、垃圾渗滤液等产生硝化 反应的环境中，将氨转化为亚硝酸盐；
在全球生态地球化学循环中占有重要地位；
根据栖息的环境，已知的氨氧化古菌可分 为三大类：包括海洋类群，土壤类群和嗜 热类群AOA； 环境微生物学的一个研究热点，还未有纯 种的AOA被分离出。
蓝细菌
藻类的蓝藻门之一，也称为蓝藻或蓝绿藻，其结构与细菌相似，属于 原核微生物 。 只有原始核，没有核膜和核仁，只有染色质、叶绿素，没有叶绿体、 细胞核等细胞器。 原生质内含大量叶绿素α、胡萝卜素、藻胆素。 同化产物以蓝细胞淀粉为主，并含藻毒素。
蓝细菌
蓝细菌的生长特征
普遍生长在淡水、海水、潮湿土壤、树皮及岩石中，耐高温和干燥， 在沙漠的岩石缝隙中也能找到；
放线菌
能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）
菌
菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，
落
不易挑起或挑起后不易破碎。
放线菌 放线菌特点
单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； 多数为腐生菌、少数为寄生菌； 菌丝直径与杆菌类似，约1 μm； 细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染 色阳性（少数阴性-枝动菌属）；
放线菌
放线菌应用
抗生素的生产（2/3的抗生素是由放线菌生产的）； 维生素（B12）的生产（灰链霉菌）； 有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶的 能力。在自然界的物质循环上起着重要的作用； 有些菌能氧化分解氰化物，在水处理上有重要意义。
古细菌
（3）氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea）
国外一些学者于海洋中发现氨氧化古细菌（AOA）存在，它们同样 广泛存在于土壤、自然水体、污水处理厂、垃圾渗滤液等产生硝化 反应的环境中，将氨转化为亚硝酸盐；
在全球生态地球化学循环中占有重要地位；
根据栖息的环境，已知的氨氧化古菌可分 为三大类：包括海洋类群，土壤类群和嗜 热类群AOA； 环境微生物学的一个研究热点，还未有纯 种的AOA被分离出。
蓝细菌
藻类的蓝藻门之一，也称为蓝藻或蓝绿藻，其结构与细菌相似，属于 原核微生物 。 只有原始核，没有核膜和核仁，只有染色质、叶绿素，没有叶绿体、 细胞核等细胞器。 原生质内含大量叶绿素α、胡萝卜素、藻胆素。 同化产物以蓝细胞淀粉为主，并含藻毒素。
蓝细菌
蓝细菌的生长特征
普遍生长在淡水、海水、潮湿土壤、树皮及岩石中，耐高温和干燥， 在沙漠的岩石缝隙中也能找到；
放线菌
能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）
菌
菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，
落
不易挑起或挑起后不易破碎。
古菌优质课件专业知识讲座
细菌是水与废水处理中最重要的微生物类群
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其他形状的细菌
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革兰氏染色法（Gram，G染色法）
紫色：G阳性（G+） 红色：G阴性（G --） 染色结果与细胞壁结构有关
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2.1.2 细菌细胞的结构
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一般构造：
特殊构造：
细胞壁 细胞膜 细胞质 核区 内含物
结构：流动镶嵌模型
组分：蛋白质（50%-70%）、脂类（20%-30%）、少量糖类
功能： 选择性吸收养料、转运废物等物质交换作用； 维持细胞正常的渗透压； 呼吸作用的场所，电子传递和磷酸化作用； 排出水溶性胞外酶，实现大分子的胞外水解； 生物合成作用，细胞壁和荚膜的合成场所； 鞭毛的着生和生长点。
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3.1 古菌的特点与分类
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其他形状的细菌
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革兰氏染色法（Gram，G染色法）
紫色：G阳性（G+） 红色：G阴性（G --） 染色结果与细胞壁结构有关
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2.1.2 细菌细胞的结构
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一般构造：
特殊构造：
细胞壁 细胞膜 细胞质 核区 内含物
结构：流动镶嵌模型
组分：蛋白质（50%-70%）、脂类（20%-30%）、少量糖类
功能： 选择性吸收养料、转运废物等物质交换作用； 维持细胞正常的渗透压； 呼吸作用的场所，电子传递和磷酸化作用； 排出水溶性胞外酶，实现大分子的胞外水解； 生物合成作用，细胞壁和荚膜的合成场所； 鞭毛的着生和生长点。
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3.1 古菌的特点与分类
第二章原核微生物1古菌PPT课件
古细菌中有异养型、自养型和不完全光 合作用3种类型。
4
④古菌的呼吸类型 多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。
⑤古菌的繁殖 以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢。
⑥古菌的生活习性 大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、 极酸和绝对 厌氧的环境中。它有特殊的代谢途 径。
5
二、古菌的分类
按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类 型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。
15
④古生硫酸盐还原菌 古生硫酸还原菌呈不规则类球形，G-菌，由
蛋白亚单位组成细胞壁 极端嗜热，厌氧菌
16
⑤嗜热嗜酸菌
包括古生硫酸还原菌和极端嗜热菌 特点是：专性嗜热，好氧、兼性或严格厌氧，
G-菌，杆状，丝状或球状，最适生长温度在 70～105℃之间，嗜酸性和嗜中性，自氧或 异氧生长。大多数种是硫代谢菌。
2
一、古菌的特点
①古菌的形态 细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构 成直角几何形态的细胞。
②古菌的细胞结构 大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞 壁酸。组合多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂 类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。 有内含子。
3
③古菌的代谢
代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的 辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、 F420、F430等。
9
2－4
10
产甲烷菌的细胞结构： 有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚
膜）、细胞质膜、原生质和核质。 产甲烷菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
11
产甲烷菌的培养方法： 由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培养
等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条件、 厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。
在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。 在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、 产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷， 这就是所谓的“沼气发酵”。
4
④古菌的呼吸类型 多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。
⑤古菌的繁殖 以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢。
⑥古菌的生活习性 大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、 极酸和绝对 厌氧的环境中。它有特殊的代谢途 径。
5
二、古菌的分类
按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类 型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。
15
④古生硫酸盐还原菌 古生硫酸还原菌呈不规则类球形，G-菌，由
蛋白亚单位组成细胞壁 极端嗜热，厌氧菌
16
⑤嗜热嗜酸菌
包括古生硫酸还原菌和极端嗜热菌 特点是：专性嗜热，好氧、兼性或严格厌氧，
G-菌，杆状，丝状或球状，最适生长温度在 70～105℃之间，嗜酸性和嗜中性，自氧或 异氧生长。大多数种是硫代谢菌。
2
一、古菌的特点
①古菌的形态 细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构 成直角几何形态的细胞。
②古菌的细胞结构 大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞 壁酸。组合多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂 类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。 有内含子。
3
③古菌的代谢
代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的 辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、 F420、F430等。
9
2－4
10
产甲烷菌的细胞结构： 有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚
膜）、细胞质膜、原生质和核质。 产甲烷菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
11
产甲烷菌的培养方法： 由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培养
等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条件、 厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。
在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。 在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、 产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷， 这就是所谓的“沼气发酵”。
第2章第二节古菌
四 放线菌的作用
利 产生抗生素、生产 酶制剂、提取维生素、 固氮作用 害 动植物病害
结核杆菌 麻风杆菌 疮痂病
放线菌的形态构造
(一)形态构造
❖ 1、营养（基内）菌丝：潜入固体培养基内汲 取营养。有无色的，有产色素的。色素有水 溶性的和脂溶性的。
❖ 2、气生菌丝：由营养菌丝长出培养基外， 伸向空间的菌丝为气生菌丝。
特征
•有细胞壁(对抑制细胞壁的青 霉素和溶菌酶敏感 •二等分裂 •有不够完整的产能代谢途径， 利用谷氨酸产能而不能利用葡 萄糖
三 衣原体(Chlamydia)
❖ 是一类在真核细胞内营专性 能量寄生的小型革兰氏阴性 原核生物
❖ 生活史
能量寄生物
萤光抗体染色，黄绿色为衣原体
感染 衣原体 寄主细胞 小细胞(壁厚)
❖ 3、孢子丝：生长发育到一定阶段，在气生 菌丝的上部分分化出可形成分生孢子的孢子 丝。
1 基内菌丝 2 气生菌丝 3 孢子丝
吸收营养
气生菌丝及孢子丝
❖ 功能：繁殖 ❖ 直、钩状、螺旋状
(圈数、方向)、轮生、 螺旋数目、疏密程度、 旋转方向等等
(二)放线菌的繁殖
❖ 通过分生孢子或胞囊孢子繁殖的，也可以一 段营养菌丝繁殖。
❖ (二)嗜热嗜酸菌Thermophilus and acidophilic bacteria
❖ 包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。最适生长 温度在70—105℃之间。
❖ (三)极端嗜盐菌Extreme halophilic bacteria
❖ 他们对NaCl有特殊的适应性和需要性。
❖ 有些菌株在低氧压条件下，在细胞膜上形成由视黄 醛构成的一种特殊紫色素蛋白——菌紫质。菌紫质 可做光感受器，可利用光合成ATP。菌紫质参与形 成能量转换系统——紫膜。紫膜为细胞质膜的一部 分，可成为生物芯片，用于制作生物计算机的材料。
利 产生抗生素、生产 酶制剂、提取维生素、 固氮作用 害 动植物病害
结核杆菌 麻风杆菌 疮痂病
放线菌的形态构造
(一)形态构造
❖ 1、营养（基内）菌丝：潜入固体培养基内汲 取营养。有无色的，有产色素的。色素有水 溶性的和脂溶性的。
❖ 2、气生菌丝：由营养菌丝长出培养基外， 伸向空间的菌丝为气生菌丝。
特征
•有细胞壁(对抑制细胞壁的青 霉素和溶菌酶敏感 •二等分裂 •有不够完整的产能代谢途径， 利用谷氨酸产能而不能利用葡 萄糖
三 衣原体(Chlamydia)
❖ 是一类在真核细胞内营专性 能量寄生的小型革兰氏阴性 原核生物
❖ 生活史
能量寄生物
萤光抗体染色，黄绿色为衣原体
感染 衣原体 寄主细胞 小细胞(壁厚)
❖ 3、孢子丝：生长发育到一定阶段，在气生 菌丝的上部分分化出可形成分生孢子的孢子 丝。
1 基内菌丝 2 气生菌丝 3 孢子丝
吸收营养
气生菌丝及孢子丝
❖ 功能：繁殖 ❖ 直、钩状、螺旋状
(圈数、方向)、轮生、 螺旋数目、疏密程度、 旋转方向等等
(二)放线菌的繁殖
❖ 通过分生孢子或胞囊孢子繁殖的，也可以一 段营养菌丝繁殖。
❖ (二)嗜热嗜酸菌Thermophilus and acidophilic bacteria
❖ 包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。最适生长 温度在70—105℃之间。
❖ (三)极端嗜盐菌Extreme halophilic bacteria
❖ 他们对NaCl有特殊的适应性和需要性。
❖ 有些菌株在低氧压条件下，在细胞膜上形成由视黄 醛构成的一种特殊紫色素蛋白——菌紫质。菌紫质 可做光感受器，可利用光合成ATP。菌紫质参与形 成能量转换系统——紫膜。紫膜为细胞质膜的一部 分，可成为生物芯片，用于制作生物计算机的材料。
02-2.3放线菌、古菌及蓝细菌 课件
放线菌
能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）
菌
菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，
落
不易挑起或挑起后不易破碎。
形
态
不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）
粘着力差，粉质，针挑起易粉碎
Nocardia 诺卡氏菌属
古细菌
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类群。
古细菌的特点： 古细菌的细胞壁不含有肽聚糖。 大量存在，在碳和氮的循环中起到重要作
古细菌
（3）氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea）
国外一些学者于海洋中发现氨氧化古细菌（AOA）存在，它们同样 广泛存在于土壤、自然水体、污水处理厂、垃圾渗滤液等产生硝化 反应的环境中，将氨转化为亚硝酸盐；
在全球生态地球化学循环中占有重要地位；
根据栖息的环境，已知的氨氧化古菌可分 为三大类：包括海洋类群，土壤类群和嗜 热类群AOA； 环境微生物学的一个研究热点，还未有纯 种的AOA被分离出。
有些丝状体具有固氮作用；
它在污水处理和水体自净中起着 积极的作用，在氮、磷丰富的水 体中生长旺盛，多喜生于含氮量 较高，有机质较丰富的碱性水体 中，一般喜较高的温度，在夏、 秋季节大量繁殖，形成水华。
北京某景观 水体水华
蓝细菌
许多水华蓝藻为产毒藻类，蓝藻毒素发现过程：
1878年Francis最早报道了泡沫节球藻对动物产生毒害作用。
北京科技大学
环境工程 微生物学
李冰 副教授
放线菌、古菌及蓝细菌
放线菌
放线菌（Actinomycetes） 又称发射状霉菌（Ray fungi），是一类呈菌丝状生长、以孢子繁殖和陆生 性强的原核生物。
03第三章古菌
（二）古菌的分类
古菌
泉古菌(Crenarchaeota) 广古菌(Euryarchaeota) 初古菌门(Korarchaeota) 纳古菌门(Nanoarchaeota)
产甲烷菌
环境中常 见的古菌
硫酸盐还原菌 极端嗜盐菌 极端嗜热菌
嗜热嗜酸菌 7
二、常见的古菌
（一）产甲烷菌
• 产甲烷菌是一大类在严格厌氧条件下产生甲烷的菌 • 能利用的化合物包括H2/CO2、甲酸、甲醇、乙
2
火山温泉
古菌的细胞膜和细胞壁
古菌的细胞膜与其它所有生物的细胞膜有四个不同 1.成分为甘油醚，能抗强酸强碱 2.化学旋光性不同，合成酶也不同 3.脂链为类异戊二烯，可耐高温 4.脂链可融合成单层膜，刚性提高
革兰氏阴性
古菌的细胞壁也很特殊 1.S-layer：由蛋白二维阵列形成
革兰氏阳性 2.假肽聚糖—无D-型氨基酸和 N-乙酰胞壁酸
（Methanothermus）
甲烷球菌目 甲烷球菌
（Methanococcus）
甲烷微菌目 甲烷微菌 （Methanomicrobium） 甲烷八叠球菌
（Methanosarcina）
甲烷喜热菌 （Methanopyrus）
甲烷粒菌 （Methancorpusculum）
形状
革兰氏 染色
长杆形 +或-
12
二、常见的古菌
• 在酸性温泉和有火山岩浆的热土壤中，广泛存在一种兼性 化能自养菌，即酸热硫化叶菌（Sulfolobus acidocaldarius）
• 该细菌既能嗜热又能嗜酸，能利用元素硫做为能源物质， 能在pH0.5的条件下生长，最适生长温度为70℃～75℃， 最高生长温度达85-90℃。
古菌PPT课件
荚膜（capsule）黏性较大，能相对稳定地附着在细胞壁 外。
编辑版ppt
27
荚膜的作用：
➢ 保护细菌；
➢ 贮藏养料；
➢ 形成菌胶团。 菌胶团：当荚膜物质相融合称为一团，
内含许多细菌时，称为菌胶团。 菌胶团的形态：分支状、垂丝状、
球形、椭圆、蘑菇形、片状
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28
思考：菌胶团与污水处理有什么关系？
3.1 古菌的特点与分类
分类----两类：泉古 菌、广古菌
环境中常见的古菌
产甲烷古菌 硫酸盐还原菌 极端嗜盐菌 极端嗜热菌 无细胞壁的古细菌
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6
3.2 常见的古菌
1.产甲烷古菌
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7
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。
产甲烷细菌是都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。
多数细菌细胞质中还存在着染色质体以外的遗传因子，大 多由闭合环状双螺旋DNA分子构成，能自我复制，称为质 粒（Plasmid），具有不同功能，是遗传工程中重要的载 体。
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24
（5）内含物
细菌新陈代谢产物，或者是贮备的营养物质（种类数量变 化）
常见的内含物颗粒： ➢ 异染颗粒（磷源、能源，化学组分：多聚偏磷酸盐-----生
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8
编辑版ppt
9
2.1 细菌
2.1.1细菌的形态和大小 2.1.2 细菌的细胞结构 2.1.3 细菌的繁殖 2.1.4 细菌表面的带电性 2.1.5 细菌的分类及水中常见菌属
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10
2.1.1 细菌的形态和大小
什么是细菌（bacteria）？ 一类单细胞、个体微小（ μm ）、结构简单、没有真
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27
荚膜的作用：
➢ 保护细菌；
➢ 贮藏养料；
➢ 形成菌胶团。 菌胶团：当荚膜物质相融合称为一团，
内含许多细菌时，称为菌胶团。 菌胶团的形态：分支状、垂丝状、
球形、椭圆、蘑菇形、片状
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28
思考：菌胶团与污水处理有什么关系？
3.1 古菌的特点与分类
分类----两类：泉古 菌、广古菌
环境中常见的古菌
产甲烷古菌 硫酸盐还原菌 极端嗜盐菌 极端嗜热菌 无细胞壁的古细菌
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6
3.2 常见的古菌
1.产甲烷古菌
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7
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。
产甲烷细菌是都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。
多数细菌细胞质中还存在着染色质体以外的遗传因子，大 多由闭合环状双螺旋DNA分子构成，能自我复制，称为质 粒（Plasmid），具有不同功能，是遗传工程中重要的载 体。
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（5）内含物
细菌新陈代谢产物，或者是贮备的营养物质（种类数量变 化）
常见的内含物颗粒： ➢ 异染颗粒（磷源、能源，化学组分：多聚偏磷酸盐-----生
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2.1 细菌
2.1.1细菌的形态和大小 2.1.2 细菌的细胞结构 2.1.3 细菌的繁殖 2.1.4 细菌表面的带电性 2.1.5 细菌的分类及水中常见菌属
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10
2.1.1 细菌的形态和大小
什么是细菌（bacteria）？ 一类单细胞、个体微小（ μm ）、结构简单、没有真
《环境微生物古生菌》课件
环境影响
古生菌在碳循环、氮循环等全球重要 元素循环中发挥着重要作用，对地球 环境产生深远影响。
生物多样性及其价值
生物多样性
古生菌具有丰富的生物多样性，它们在形态、基因组结构和 代谢方式等方面存在巨大差异，是研究生命起源和演化的重 要资源。
价值
古生菌在工业、农业和医学等领域具有广泛的应用价值，如 生物采油、生物除臭、生物制氢等，对人类社会的发展具有 重要意义。
有机物。
与动物的互利共生关系
02
部分古生菌与动物（如某些海洋生物。
与植物的相互作用
03
古生菌与植物根系形成共生关系，促进植物生长和养分吸收。
04 环境微生物古生菌的应用
在环境保护方面的应用
污水处理
利用古生菌降解有机污染物，提高污水处理效率 。
土壤修复
通过古生菌改善土壤质量，降低重金属污染。
温室气体减排
降低甲烷、二氧化碳等温室气体的排放。
在生物技术产业的应用
生物燃料生产
利用古生菌发酵产生生物燃料，如乙醇、丁醇 等。
生物塑料合成
通过古生菌合成可降解的生物塑料，替代传统 塑料。
酶制剂生产
利用古生菌发酵产生酶制剂，用于食品、纺织、造纸等领域。
在生命科学研究中的应用
生命起源与进化研究
古生菌是生命起源和进化的重要研究对象， 有助于揭示生命起源和演化的奥秘。
针对古生菌的特点，开发专门的研究工具和技术，提高研究水平。
03
建立古生菌资源库和数据中心
通过建立古生菌资源库和数据中心，促进古生菌资源的共享和利用。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
全基因组测序
对古生菌基因组进行全测序，获取完 整的基因组信息。
古生菌在碳循环、氮循环等全球重要 元素循环中发挥着重要作用，对地球 环境产生深远影响。
生物多样性及其价值
生物多样性
古生菌具有丰富的生物多样性，它们在形态、基因组结构和 代谢方式等方面存在巨大差异，是研究生命起源和演化的重 要资源。
价值
古生菌在工业、农业和医学等领域具有广泛的应用价值，如 生物采油、生物除臭、生物制氢等，对人类社会的发展具有 重要意义。
有机物。
与动物的互利共生关系
02
部分古生菌与动物（如某些海洋生物。
与植物的相互作用
03
古生菌与植物根系形成共生关系，促进植物生长和养分吸收。
04 环境微生物古生菌的应用
在环境保护方面的应用
污水处理
利用古生菌降解有机污染物，提高污水处理效率 。
土壤修复
通过古生菌改善土壤质量，降低重金属污染。
温室气体减排
降低甲烷、二氧化碳等温室气体的排放。
在生物技术产业的应用
生物燃料生产
利用古生菌发酵产生生物燃料，如乙醇、丁醇 等。
生物塑料合成
通过古生菌合成可降解的生物塑料，替代传统 塑料。
酶制剂生产
利用古生菌发酵产生酶制剂，用于食品、纺织、造纸等领域。
在生命科学研究中的应用
生命起源与进化研究
古生菌是生命起源和进化的重要研究对象， 有助于揭示生命起源和演化的奥秘。
针对古生菌的特点，开发专门的研究工具和技术，提高研究水平。
03
建立古生菌资源库和数据中心
通过建立古生菌资源库和数据中心，促进古生菌资源的共享和利用。
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全基因组测序
对古生菌基因组进行全测序，获取完 整的基因组信息。
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学习交流PPT
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3.1 古菌的特点与分类
• 分类----两类：泉古菌、 广古菌
• 环境中常见的古菌
产甲烷古菌 硫酸盐还原菌 极端嗜盐菌 极端嗜热菌 无细胞壁的古细菌
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6
3.2 常见的古菌
• 1.产甲烷古菌
学习交流PPT
7
• 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。
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2.1.1 细菌的形态和大小
• 什么是细菌（bacteria）？ 一类单细胞、个体微小（ μm ）、结构简单、没有真
正细胞核的原核生物。仅有原始的核物质，没有核仁与核 膜分化。
• 形态 球状、杆状、螺旋状、其他形状
• 细菌是水与废水处理中最重要的微生物类群
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其他形状的细菌
紫色：G阳性（G+） 红色：G阴性（G --） 染色结果与细胞壁结构有关
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The basic structure of the cell wall structures of Gram-positive and Gramnegative bacteria
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（2）细胞膜（细胞质膜、质膜、内膜）
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（2）芽孢
• 某些细菌细胞发育到某一生长阶段，在细胞内部形成一个圆 形或者椭圆型的、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠体，称 为芽孢。
• 芽孢不是繁殖体，一个芽孢只能萌发成一个菌体。
• 特点：
水处理微生物学
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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，那么古菌早在3月20日就出现了， 而人类诞生不过是12月31日的事。
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本章知识点:
• 3.1 古菌的特点与分类 • 3.2 常见的古菌 • 3.3 古菌与水污染防治
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本章重点：
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2.1.2 细菌细胞的结构
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一般构造：
• 细胞壁 • 细胞膜 • 细胞质 • 核区 • 内含物
特殊构造：
➢ 糖被 ➢ 芽孢 ➢ 鞭毛
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（1）细胞壁
• 位置：位于细菌细胞最外面，包裹原生质体，网 状结构
• 功能：
• 保持细胞的形状和提高细胞机械强度，使其免受渗透压等 外力的损伤，保障细菌在不同渗透压条件下正常生长；
多由闭合环状双螺旋DNA分子构成，能自我复制，称为质 粒（Plasmid），具有不同功能，是遗传工程中重要的载体。
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（5）内含物
• 细菌新陈代谢产物，或者是贮备的营养物质（种类数量变 化）
• 常见的内含物颗粒： • 异染颗粒（磷源、能源，化学组分：多聚偏磷酸盐-----生
物除磷） • 聚β-羟基丁酸盐（PHB，碳源、能源） • 肝糖和淀粉粒（碳源、能源） • 硫粒（硫的贮藏物质） • 气泡（漂浮）
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细胞膜的结构：流动镶嵌模型
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（3）细胞质
• 细胞内除了核质以外物质的统称，透明粘稠的胶状物； • 主要成分：大部分是水（80％），其次为蛋白质、RNA、
脂、糖和无机盐类，呈酸性——可用碱性染料染色 • 形态特点：幼龄菌体的细胞质稠密、均匀、易染色；衰老
菌体的细胞质不均一，大多有液泡、颗粒物、不易染色 • 作用：含有各种酶系统，合成蛋白质与酶，含有各种内含
• 产甲烷细菌是都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。
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2.1 细菌
• 2.1.1细菌的形态和大小 • 2.1.2 细菌的细胞结构 • 2.1.3 细菌的繁殖 • 2.1.4 细菌表面的带电性 • 2.1.5 细菌的分类及水中常见菌属
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物
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（4）核区（核质体、原核、拟核）
• 位于细胞质内部，为一个絮状区域 • 没有核膜、核仁，无固定形态，结构简单 • 核区内有由脱氧核糖核酸（DNA）组成的染色质体，一般
由一条环状双链DNA分子高度折叠缠绕而成 • 核质的功能是决定遗传形状和传递遗传信息 • 多数细菌细胞质中还存在着染色质体以外的遗传因子，大
内含许多细菌时，称为菌胶团。 • 菌胶团的形态：分支状、垂丝状、
球形、椭圆、蘑菇形、片状
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思考：菌胶团与污水处理有什么关系？
菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式，在 污水生物处理中具有重要的作用。
➢菌胶团具有较强的吸附和氧化有机物的能力 ➢菌胶团具有较好的沉降性能
思考：菌胶团的形态会变吗？对污水处理效果有什 么影响？
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细菌的细胞结构
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（1）糖被
• 定义：细菌在一定的营养条件下，能够向细胞壁外分泌出 一层黏性多糖类，称为糖被。（存在状态：荚膜、微荚膜、 黏液层）
• 荚膜（capsule）黏性较大，能相对稳定地附着在细胞壁外。
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• 荚膜的作用： • 保护细菌； • 贮藏养料； • 形成菌胶团。 • 菌胶团：当荚膜物质相融合称为一团，
• 熟悉环境中常见古菌的主要类型 • 了解古菌在水污染防治中的应用
本章难点：
古菌在水污染防治中的应用
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3.1 古菌的特点与分类
• 在细胞结构和代谢上，古菌在很多方面接近其它 原核生物
• 在基因转录过程上，它们并不明显表现出细菌的 特征，反而非常接近真核生物。
• 极端环境----极高温/很冷/强酸/强碱 • 有些古菌嗜中性----土壤、海水、沼泽
• 结构：流动镶嵌模型源自• 组分：蛋白质（50%-70%）、脂类（20%-30%）、少量糖类
• 功能：
• 选择性吸收养料、转运废物等物质交换作用；
• 维持细胞正常的渗透压；
• 呼吸作用的场所，电子传递和磷酸化作用；
• 排出水溶性胞外酶，实现大分子的胞外水解；
• 生物合成作用，细胞壁和荚膜的合成场所；
• 鞭毛的着生和生长点。
• 为细胞生长、分裂所必需； • 鞭毛的支点，辅助运动； • 分子筛的作用，阻止某些大分子有害物质进入细胞； • 赋予细胞特定的抗原性及对抗生素和噬菌体的敏感性。
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思考：如果用某种方法对不同的细菌进行染色，结 果会呈现不同颜色吗？为什么？
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革兰氏染色法（Gram，G染色法）