原核微生物古细菌专家讲座

第二章原核微生物

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）；放线菌

了解：细菌形态与大小；细菌其它物理化学性质；古菌；蓝细菌普通了解：螺旋体、立克次氏体和支原体。原核微生物古细菌专家讲座第1页第二章原核微生物（prokaryotes）

生物三域：古细菌、真细菌、真核生物（分子生物学水平）原核微生物：细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、支原体、螺旋体（外表特征）原核微生物古细菌专家讲座第2页第一节古菌(Archaea)原核微生物古细菌专家讲座第3页

古菌是最古老生命体，假如将地球约４６亿年年纪比作一年，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日事。它们多生长于极端环境，如热泉、高压海底火山口、盐湖等。原核微生物古细菌专家讲座第4页一、古菌特点1.形态：古菌有扁平直角几何形状细胞，而细菌从未发觉2.大小：单个古菌细胞直径在0.1~15m之间3.代谢：多样性，代谢中有特殊辅酶4.呼吸类型：严格厌氧是古菌主要呼吸类型5.繁殖：古菌繁殖速率较真细菌迟缓6.生活习性（生境）：大多数古菌生活在极热、高盐、极酸、或高度缺氧极端环境里原核微生物古细菌专家讲座第5页二、古菌分类按生活习性和生理特征分类（三类）《伯杰氏系统细菌学手册》（第三卷）将古菌分为五大群常见古菌：产甲烷古菌，硫酸盐还原古菌，极端嗜盐菌，极端嗜热古菌，嗜热嗜酸古菌原核微生物古细菌专家讲座第6页（一）产甲烷菌特点形态多样，有球形、杆形、螺旋形、长丝状等；严格厌氧，分离和培养等操作均需在特殊环境中进行2.培养方法当前最好是厌氧手套箱厌氧手套箱原核微生物古细菌专家讲座第7页普通产甲烷菌都是中温性、最适宜温度在25~40℃之间，高温性产甲烷菌适宜温度则在50~60℃之间产甲烷菌生长最适宜pH值范围约在6.8~7.2之间。如pH值低于6或高于8，产甲烷菌生长繁殖将受到极大影响2.产甲烷菌对于温度和pH值都相当敏感原核微生物古细菌专家讲座第8页（二）硫酸盐还原古菌特点：严格厌氧，G-，细胞普通为不规则球形或三角形，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、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H2S，有还产生少许甲烷原核微生物古细菌专家讲座第9页

三、环境保护和环境工程领域研究古菌意义

嗜酸菌、嗜盐菌、嗜碱菌、嗜热菌、嗜冷菌及嗜压菌等古菌含有特殊基因结构、特殊生命过程及产物，对它们研究有利于处理人类生命起源及演化；对其基因组研究有利于从分子水平研究极限条件下微生物适应性，加深对生命本质认识。极端微生物有辽阔应用前景，已应用有：

极端嗜碱微生物碱性酶用于生产洗衣粉；从嗜高温菌体内提取TaqDNA酶应用于PCR（聚合酶链反应）技术中，使体外扩增DNA成为可能，使该技术得到发展。原核微生物古细菌专家讲座第10页

当前处理情况

在环境工程领域：有极端性质废水，如高盐分（化工、发酵工业废水等）、酸性废水(如味精废水pH=2～3、合成制药废水pH=4)、碱性废水(如造纸废水pH=14)、极毒重金属废水、低温废水、超高温废水等。还有CODCr高达1×104～10×104mg/L化工、发酵工业、制药废水等。以上废水都涵盖了自然极端环境全部恶劣条件。当前处理这些废水时，都要事先将极端废水调整到适当范围后再进行微生物处理。盐分高、有机物浓度过高，用大量水稀释；水温过高要先冷却；水温过低要加温；过酸用碱调整到中性；过碱用酸调整到中性。工艺复杂，运行费用高，浪费资源。原核微生物古细菌专家讲座第11页

利用产甲烷菌对粪便和高浓度有机废水进行厌氧消化处理时间已久，但对其它极端环境古菌研究较少，知之