第二章原核微生物-古菌
第2章原核-古菌
产甲烷细菌
性状：严格厌氧, 利用简朴旳C1、 C2化合物 （CO2 、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸）生 长并产生甲烷。具有特殊旳辅酶 F420， 在荧光显微镜下镜检都有自发荧光。
产甲烷细菌
2、嗜盐杆菌极属端(嗜Ha盐lo菌bacterium)
性状：细胞杆状，G－，具端生鞭毛，菌落红色 （含类胡萝卜素）。
中文“枝”与“支”二字在古时也通用，可是在当 代逐渐有了些分工。“枝”是一种详细名词，往往用 于形态构造名词中。如树枝、花枝招展等。而“支” 具有区别于“干”之意，往往用于概念性旳名词中， 如支流
（江河）、支线（交通）、支部、支行（银行）等。 在这些名词中，支与枝不可彼此替代使用。枝原体 一词是用于指一类低等细菌实体，此类菌在形态上 呈丝状或分枝状，用枝原体定名比支原体要更为恰 当。另外，像“branched starch”从严格意义上 说，应该定名为“枝链淀粉”，而不应是“支链淀 粉”。前者可反应出淀粉分子旳形态构造；而后者
古生菌
古生菌
古生菌
古生菌
古 生 菌
古 生 菌
三、古生菌旳主要类群
1、产甲烷古生菌 2、硫酸还原古生菌 3、极端嗜盐菌 4、无壁古生菌－热原体属 5、极端嗜热硫古生菌
四、古生菌旳代表
产甲烷细菌
methanogens
极端嗜盐菌
Extreme halophiles
嗜酸热菌
Thermoacidophiles
危害：许多种类为人和动物旳致病菌，如牛胸膜 肺炎、生殖道支原体等。浸染植物旳支原体 称类支原体或植原体。
支原体
支原体菌落“油煎蛋”状
肺炎支原体，电镜照片，多形性。 （a）透射电镜照片（X47，880）； （b）扫描电镜照片（X26，000）。
环境工程微生物学课后习题答案
环境工程微生物学绪论1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？答：原核微生物的核很原始，发育不全，只有DNA链高度折叠形成的一个核区，没有核膜，核质裸露，与细胞质没有明显界限，叫拟核或似核。
原核微生物没有细胞器，只有由细胞质膜内陷形成的不规则的泡沫体系，如间体核光合作用层片及其他内折。
也不进行有丝分裂。
原核微生物包括古菌（即古细菌）、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、立克次氏体、支原体、衣原体和螺旋体。
2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？答：真核微生物由发育完好的细胞核，核内由核仁核染色质。
由核膜将细胞核和细胞质分开，使两者由明显的界限。
有高度分化的细胞器，如线粒体、中心体、高尔基体、内质网、溶酶体和叶绿体等。
进行有丝分裂。
真核微生物包括除蓝藻以外的藻类、酵母菌、霉菌、原生动物、微型后生动物等。
3、微生物是如何分类的？答：各种微生物按其客观存在的生物属性（如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构、生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等）及它们的亲缘关系，由次序地分门别类排列成一个系统，从大到小，按界、门、纲、目、科、属、种等分类。
种是分类的最小单位，“株”不是分类单位。
4、生物的分界共有几种分法，他们是如何划分的？答：1969年魏泰克提出生物五界分类系统，后被Margulis修改成为普遍接受的五界分类系统：原核生物界(包括细菌、放线菌、蓝绿细菌)、原生生物界（包括蓝藻以外的藻类及原生动物）、真菌界（包括酵母菌和霉菌）、动物界和植物界。
我国王大教授提出六界：病毒界、原核生物界、真核生物界、真菌界、动物界和植物界。
5、微生物是如何命名的？举例说明。
答：微生物的命名是采用生物学中的二名法，即用两个拉丁字命名一个微生物的种。
这个种的名称是由一个属名和一个种名组成，属名和种名都用斜体字表示，属名在前，用拉丁文名词表示，第一个字母大写。
种名在后，用拉丁文的形容词表示，第一个字母小写。
如大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichia coli。
第二章原核微生物古菌
2020/8/13
30
二、古菌的分类
202C0/8W/13
31
二、古菌的分类 类型1（为大多数G+甲烷菌所具）
含拟胞壁质（不含 二氨基庚二酸和胞 壁酸）或异多糖 （未硫酸化）
类型1是古菌细胞结构中最 普遍的，我们常见的如：
2020/8/13
36
厌氧手套箱 2020/8/13
（ Anaerobie glove box，中国生物器材网） 37
第三节 放线菌
放线菌是真细菌的一个大类群，革兰氏阳 性，它们是具多核的单细胞原核生物。
放线菌中许多种类能产生抗生素、维生素和 各种酶类
2020/8/13
38
放线菌的几个基本概念
2020/8/13
真核生物软骨组织中的硫酸化异多糖
8
一、古菌的特点之细胞壁
由以上2种成分可看出，古菌部分成分 类似于真细菌（假胞壁质），部分成分类 似于真核生物（未硫酸化的异多糖），这 也是古菌介于真细菌和真核生物之间的佐 证。
2020/8/13
9
古生菌细胞壁种类如下：
➢假肽聚糖细胞壁 ➢独特多糖细胞壁 ➢硫酸化多糖细胞壁 ➢糖蛋白细胞壁 ➢蛋白质细胞壁
二、古菌的分类
噬热菌
2020/8/13
20
二、古菌的分类
极端噬盐菌
2020/8/13
21
2020/8/13
22
2020/8/13ltum）是 迄今所发现的 最耐热的生物 之一，它的最 适生长温度为 105℃。
23
二、古菌的分类
在《伯杰氏系统细菌学
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
原核微生物 (10)
嗜温或轻微嗜热的。某些种有细菌视紫质幵利用光来 Natronobacterium
合成ATP
无细胞壁 无细胞壁的多形细胞。嗜温嗜酸及有机化能营养型。 热原体属Thermoplasma
古菌
兼性厌氧。质膜包括有丰富甘露糖的糖蛋白呾脂多糖
极端嗜热 S0的代谢 菌
革兰氏阴性杆状、丝状或球状。绝对嗜热(最适生长温 度在70~110℃之间)。 通常严栺厌氧，但可以是好氧的或兼性的。嗜酸的或
二. 古菌的分类
《伯杰氏系统细菌学手册》(第二版)将古 菌分为两个门，泉古菌门呾广古菌门，门 下有8个纲
根据形态、生理特征，将古菌可分为5 个主要类群：产甲烷古菌、还原硫酸盐古 菌、极端嗜盐古菌、无细胞壁古菌、极端 嗜热硫古菌
类群
一般特征
主要古菌类群的特征
代表属
产甲烷古 严栺厌氧。甲烷是主要代谢末端产物。S0可以还原成 甲烷杆菌属Methanobacterium
Halobacterium
Halococcus
嗜盐杆菌属 (Halobacterium)
•形态: 杆状, G-, 具端生鞭毛, 菌落红色, 小 亍2mm。
•生理特点: 严栺好气, 化能有机营养, 耐高 盐, 在饱呾盐浓度(20-30%以上)中生长, 低 亍15%的盐水丌能生长
•在有光时能合成一种经修饰了的细胞膜称 为紫膜(purple membrane), 含细菌视紫红 质蛋白bacteriorhodopsin利用光能将H+ 泵 出细胞膜, 籍以产生 ATP。
3. 无细胞壁古菌
热原体属(Thermoplasma)是无细胞壁的嗜热酸菌。
热原体生长在煤矿的废物堆中，氧化硫化铁(FeS)，生 成硫酸。生长最适温度为55-59℃，pH为1～2。
第二章原核微生物
第二章：原核微生物真核微生物：有细胞核，有核膜，核仁，有染色体〔DNA〕原核微生物：是指一大类仅含有一个DNA分子的原始核区,而无核膜包裹的原始单细胞微生物。
无核膜、核仁，无染色体。
属于原核微生物的有：细菌，放线菌，立克次氏体，支原体，衣原体，兰细菌。
古细菌：20世纪70年代发现，在极端环境下的古老微生物。
古核细胞〔古核生物、古细菌、原细菌〕是20世纪80年代出现的名称。
古细菌：是一些生长在极端特不环境中的细菌，过往回属于原核细胞。
回属缘故：〔1〕形态、结构、DNA结构和根基生活方式与原核细胞相似。
〔2〕其16SrRNA与原核生物相差特别远。
〔产甲烷细菌〕种类：100多种，在特不环境中生活与人类关系不大。
〔高温、高盐〕第一节：细菌是一大类群结构简单、种类繁多、要紧以二分分裂法生殖和水生性较强的单细胞原核微生物。
一、细菌的形态与结构（一）细菌细胞形态1、细菌的大小：在显微镜下用测微尺测量，单位是：μm1〕球菌：测量直径，一般为：Φ=0.5-2μm2〕杆菌：测长度和宽度，一般为：长1-5μm，宽0.5-1μm表示方法：长×宽，即：1-5×μm3）旋菌：测量长度及宽度，在一定条件培养大小对比稳定。
细菌形态及大小受培养温度、时刻、培养基组成及浓度的碍事，也受染色方法等碍事，因此同一菌种在不同时期、形态、大小不同。
因此，同一菌种在同时期、不同培养条件其形态、大小不同。
2.细菌细胞的根基形态和排列方式外形〔细菌的根基形态〕1〕杆菌：细胞呈杆状或圆柱状〔短的：近似球形。
长的：呈丝状。
〕①数量：细菌中种类最多。
②长短：短的近似球形，长的呈丝状。
③两端：平齐〔如：炭疸芽孔杆菌〕，稍尖〔如：鼠疫巴斯德菌〕④菌体：有的直，有的弯排列方式：单个，链状，栅栏状，八字形。
多数分散存在。
如：E。
coli，少特不形态：链状——链杆菌。
2〕球菌：菌体呈球形或扁球形〔近似球形〕①单球菌：只有一个分裂面，分裂后细胞分散独立存在。
周群英《环境工程微生物学》(第3版)名校考研真题(第二章 原核微生物)【圣才出品】
第二章原核微生物一、选择题1．细菌的主要繁殖方式为（）。
[江苏大学2012年研]A．裂殖B．芽殖C．增殖D．都对【答案】A【解析】细菌的繁殖方式有二分裂和芽殖，主要通过二分裂进行繁殖。
菌落就是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。
2．下列属于古细菌的微生物是（）。
[江苏大学2012年研]A．产甲烷菌B．放线菌C．固氮菌D．蓝细菌【答案】A【解析】按照古菌的生活习性和生理特性，古菌可分为产甲烷菌、嗜热嗜酸菌和极端嗜盐菌，产甲烷菌是古菌中最早被人认识和应用的，属于广古生菌门。
3．原核生物细胞的核糖体（）。
[北京交通大学2011年研]A．在细胞核中B．在细胞质中游离C．在内质网上D．光学显微镜下可见【答案】C【解析】原核生物细胞的核糖体是细胞质内含物，附着在内质网上，由核糖核酸和蛋白质组成，是合成蛋白质的部位。
4．属于细菌细胞基本结构的是（）。
[江苏大学2012年研]A．荚膜B．细胞壁C．芽胞D．鞭毛【答案】B【解析】细菌为单细胞结构。
所有的细菌均有细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核。
部分细菌有芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘及光合作用层片等特殊结构。
5．革兰氏染色结果中，革兰氏阳性菌应为（）。
[江苏大学2011年研]A．无色B．红色C．紫色D．黄色【答案】C【解析】革兰氏染色法是指，在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀、固定。
用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色。
用碘一碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液。
用中性脱色剂如乙醇或丙酮脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色，革兰氏阴性菌被褪色而呈无色。
用番红染液复染1min，革兰氏阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴性菌则呈现红色。
革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌即被区别开。
6．菌落是微生物在（）上的培养特征。
[江苏大学2012年研]A．固体斜面B．固体平板C．液体表面D．明胶穿刺【答案】B【解析】细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。
环境微生物学2-1古菌
细菌界和真细菌界。古细菌生活在一些极端环境中，真细 菌界的细菌为常见细菌和蓝绿藻。 我国王大耜教授提出六界：病毒界、原核生物界、真核原 生生物界、真菌界、动物界和植物界。
综合微生物的细胞结构、化学组成，尤其对
DNA、RNA及它们特殊的生活环境进行了深入细
温度/℃ 最低 最适 82 105
革
pH 兰 氏
最高
染
色
110 嗜酸
与O2 电子 营养源 关系 受体
厌氧 S0
S0 、H2
细胞壁
70 70～80 80
G-
2～3
好氧 O2
糖、
脂蛋白
谷氨酸、 多糖
热变形菌属
70
（Thermoproteus）
97 2.5～ 6.5
厌氧 Fe2+ S0
葡萄糖、 糖蛋白 氨基酸、 乙醇、
（五）繁殖方式与繁殖速率
古菌繁殖方式有二分裂、芽殖。其繁殖速率较慢， 进化速率也比细菌慢。
6
2017/12/28
（六）生活习性
大多数古菌生活在极端环境的湖泊、海洋水中，它们的生活 环境具有下述特点 ： 盐分高 极酸 绝对厌氧的环境 极热 极冷 在南极，它们的量占南极海岸表面水域原核生物总量的34%以上。 古菌的代谢途径特殊，有的古菌有热稳定性酶和其他特殊酶。 产甲烷菌生长在富含有机物的厌氧环境中，如沼泽、温泉、淡水、 海水沉积物、在反刍动物瘤胃和肠道中，粪便、污水处理厂剩余污泥 的厌氧消化罐、有机固体废弃物厌氧堆肥或填埋中。
系统发育进化树 （Phylogenetic trees）
进化树可以是有根的(rooted)，也可以是无根的（ unrooted），分为“有根树”和“无根树”两类。
第二章原核微生物古菌
2020/8/13
17
二、古菌的分类
二、古菌的分类
按照古菌的生活习性和生理特性,古菌可 分有三大类型:
–产甲烷菌(Methanogenus),
–嗜热嗜酸菌(Thermoacidophiles),
–极端嗜盐菌(Halophiles)。
2020/8/13
18
二、古菌的分类
产甲烷菌
2020/8/13
19
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。
6
对比：真细菌细胞壁肽聚糖结构：
2020/8/13
7
对比：真核生物的皮肤及软骨组织中的硫酸化异多糖：
硫酸软骨素为真 核生物如猪软骨 的主要成分，结 缔组织、筋脾、 皮肤、心瓣膜、 唾液中也含有。
手册》(第三卷）(Bergeys Manual of Systematic Bacteriology Volume 3)中,将古
菌分为五大群:
2020/8/13
24
1.产甲烷古菌 (Methanogenic Ar-chaeobacteria), 2.古生硫酸盐还原菌 (Archaeobacterial SulfateReducers), 3.极端嗜盐菌 (Extremely Halophilic Archaeobacteria), 4.无细胞壁古生菌
核糖体为70S
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
2020/8/13
14
（四）核区
没有具有核仁、核膜的细胞核
染色体脱氧核糖核酸为共价闭合环状
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2014-10-16
17
极端嗜盐细菌
生活环境
高盐环境，如：晒盐场，天然盐湖，高盐腌渍食物等；
通常需盐下限为1.5mol/L的NaCl，多数需要NaCl为2～4mol/L 特点
◇细胞呈链状、杆状或球状； ◇靠钠、氯和镁离子维持细胞结构和硬度； ◇革兰氏阴性或阳性，好氧或兼性厌氧，化能有机营养型； ◇生长温度可高达55℃。
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
2014-10-16 16
嗜热嗜酸菌
包括：古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌
特点：
◇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。
◇最适生长温度在70～105℃ ◇嗜酸性和嗜中性，自养或异氧生长。 ◇多数是硫代谢菌
2014-10-16
3
第二节 古 菌
1977年，carlwoese以16S rRNA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。
在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域（domain），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。
多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高 温、高盐、高酸等。
第二章 原核微生物
李丽颖 freezinglily@ 83955931
2014-10-16 1
病毒
真细菌 细菌、放线菌、蓝细菌、 粘细菌、支原体、衣原 体、立克次氏体 古细菌
微 生 物
原核微生物
真核微生物
2014-10-16
2
第二节 古 菌
1. 古菌的特点 2. 古菌的分类 3. 环境保护和环境工程领域研究古菌的意义
◆ 直径一般在0.1~15 μm，丝状体长度有200 μm。
2014-10-16 6
古生菌的细胞形态
2014-10-16
美国黄石公园的间歇泉中漂流的彩色的古细菌
7
2014-10-16
8
从热泉中分离的火山热原体 （Thermoplasma 2014-10-16 volcanium)(投影技术）
隐蔽热网菌（扫描电镜下的形态）
9
古菌的细胞形态
2014-10-16
10
2. 细胞结构
1) 细胞外膜 如：P30图2-1，古菌的细胞外膜结构。
2) 细胞壁
多含脂蛋白，不含二氨基庚二酸和胞壁酸，不受溶菌酶 和内酰胺抗生素的作用。
G+：含有各种复杂多聚体：
G-：没有外膜，含有蛋白质或糖蛋白亚基的表层，厚度在 20~40nm。
2014-10-16
21
2014-10-16
11
细胞膜：与真细菌有所不同
产甲烷细菌的膜脂由甘油与聚异戊二烯以醚键连接， 嗜盐细菌为极性的植烷甘油醚，这些均是中性类脂并 且不可皂化。 古生菌的细胞质膜中存在着独特的单分子层膜或单、 双分子层混合膜 。
2014-10-16
12
代谢
有许多特殊的辅酶，代谢多样性。
呼吸类型 严格厌氧，兼性厌氧，专性好氧。 繁殖速度 生活习性 繁殖速度慢，进化速度慢。 极端环境中，如盐分高的湖泊，极热， 极酸，绝对厌氧的环镜。
2014-10-16 14
产甲烷菌：
细胞结构有：细胞封套（细胞壁，表面层，鞘，荚 膜）细胞质膜，原生质，核质。 G+，G-的细胞壁结构和化学组成不同。 利用氢气、甲酸或乙酸、CO2等还原产生甲烷 。
2014-10-16
15
环境工程微生物学
1. 细胞结构
包括：细胞封套（细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞 膜、细胞质和核质。
20
六、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义
喜在极端恶劣的环境中生活的微生物叫极端微生物（亦叫 嗜极微生物） 古菌多为嗜极微生物，对极端环境（酸、碱、高盐、热、 冷、高压等环境）具有很好的适应性和需要性。 环境工程涉及的极端性质的废水，如高盐废水（化工、发 酵工业废水）、酸性废水（味精废水pH=2~3，合成制药 废水pH=4)、碱性废水（造纸废水pH=14）、极毒重金属 废水、低温废水、高温废水等，以及极高浓度的有机废水， 几乎涵盖了自然极端环境的所有恶劣条件，用古菌处理可 以降低投资成本、节省运行费用、节约能源、提高处理效 率等方面发挥积极的作用。
2014-10-16
19
古生硫酸盐还原菌
不规则类球形，G-菌，由糖蛋白单位组成细胞壁。 极端嗜热，最适生长温度83℃，生长在海底热流火山口，厌
氧菌。
有产甲烷辅酶F420和甲烷蝶呤。 其电子供体为氢气、乳酸、葡萄糖。 还原SO42-、 S2O32-、硫代硫酸盐为硫化物。
2014-10-16
2014-10-16
13
二、古菌的分类
按生活习性和生理特征分类 三类：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌 《伯杰氏系统细菌学手册》（第一版,1984），将古菌分为五大群。
产甲烷菌，古生硫酸盐还原菌，极端学手册》（第二版，2001）
泉古生菌门，广古生菌门
原名：古细菌（archaebacteria）；后改名：古生菌（archaea）
4
2014-10-16
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。
2014-10-16
5
一、古菌(archaebacteria)的特点 1.形态 ◆ 球形，杆形，螺旋形，耳垂形，盘状，不规则形状， 多形态 ； ◆ 薄，扁平；有精确的方向和垂直的边构成的直角几 何形态； ◆ 有的以单细胞存在，有的呈丝状或团聚体；
2014-10-16
18
小贴士
这种古菌是英国微生物学家安东尼·瓦
尔斯比于１９８０年发现的，地点在红海附 近一个盐分含量很高的水池里。它身长约 0.15微米，呈方形，样子有点像邮票，这在 细菌中极为罕见。 在这种喜欢盐分的方形古菌被发现２０多年后，科学家最近终于在实验 室中成功培养了它，方形古菌还对氯化镁有极强耐受力。太阳系的一些天体 如木星的卫星木卫二和木卫三上，有着氯化镁含量很高的盐水。研究方形古 菌有可能为在这些天体上寻找生命提供线索。