04环境工程微生物学第一篇第二章之古菌.ppt

The three domains of life——生命三域 Bacteria(细菌域) Archaea(古菌域) Eucarya(真核生物域) 生命三域——古菌、细菌、真核生物 生命第三域是由C.Woese 及其同事在1977年提出，在分析了60多种细菌的16SrRNA碱基序列之后，发现产甲烷菌的16SrRNA碱基序列非常特别，与其他细胞生物包括传统的细菌、放线菌、藻类、酵母菌、霉菌、原生动物等的16SrRNA 碱基序列不同。 提出生命第三域，即古菌。 General characteristics of archaea 古菌 --------- 细菌的形式，真核生物的内涵 是一群具有独特基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物，生活在极端生境或生命出现初期的自然环境中 营自养或异养生活 具有特殊生理功能，如可在超高温、高酸、高碱、高盐和无氧状态生存 具有独特的细胞结构，如细胞壁骨架为蛋白质或假肽聚糖，细胞膜含甘油醚键，代谢不同于细菌，也不同于真核生物 在细胞大小、结构、基因组结构方面于细菌相似 在遗传信息的传递和可能标志系统发育的信息物质方面更类似于真核生物 生长缓慢 第二节 古 菌 ★ 一、古菌的特点 1．古菌的形态 古菌的细胞很薄，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 在细胞膜结构上，大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸和胞壁酸。它的组分大多数是脂蛋白，蛋白质是酸性的。脂类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。古细菌含有内含子； 3．代谢 古菌在代谢过程中有许多特殊的辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、P420、P430等。古菌因有五个类群，所以，他们的代谢呈多样性； 4．呼吸类型 它们多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。Woese认为古菌没有严格的好氧型，没有完全的光合型； 5．繁殖速度 古菌的繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢； 6．生活习性 大多数古菌生活在极端环境，如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对厌氧的环境。它有特殊的代谢途径，有的古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。 二、古菌的分类 三类: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，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌(Halophiles) . 五群:在《伯杰氏系统细菌学手册》(第三卷) 中，将古菌分为五大群： 群1、产甲烷古菌； 群2、古生硫酸盐还原菌； 群3、极端嗜盐菌； 群4、无细胞壁古生菌； 群5、极端嗜热硫代谢菌。 (一)产甲烷菌（各种形态见书p40） 1．产甲烷菌的细胞结构 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G+菌(革兰氏阳性菌)和G-菌(革兰氏阴性菌)，它们的细胞壁结构和化学组分有所不同。 2．产甲烷菌的培养方法 专性厌氧菌 ，它的分离和培养等的操作均需要在特殊的环境和用特殊的技术进行。 (二)嗜热嗜酸菌 嗜热嗜酸菌包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌． 嗜热嗜酸菌包括有：Acidians，Metallosphaera，Desulfurolobus，Sulfolobus。 极端嗜热古菌包括有：Pyrobaculum，Thermoproteus和Theromofilum。 特点是专性嗜热、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℃之间。嗜酸性和嗜中性，自养或异养生长。大多数种是硫代谢菌。 (三)极端嗜盐古菌(Extremely Halophilic Archaea) 极端嗜盐古菌和细菌不同，它们对NaCl有特殊的适应性和需要性。它们栖息在高盐环境如晒盐场、天然盐湖或高盐腌渍食物如鱼和肉类。通常极端嗜盐菌的需盐下限为1．5mol／L约9％的NaCl，大多数种所需要NaCl为2～4 mol／L 约12％～23％，虽然有些种在极低盐度下生长，但实际上有的极端嗜盐菌能在 5．5 mol／L的NaCI(为32％，实为饱和状态)下生长。 表1.2—2 一些极端嗜盐古菌的分类 * * 图 1 · 1 细胞生物的系统发育树 ( Madigan et al., 2000) 古菌的形态 厌氧培养箱 属 形 态 DNA(mol％GC) 盐杆菌属Halobacterium 杆状 66-71 Halorubrum 杆状、多形态杆状 68 Halobaculum 杆状 ? 富盐苗属Ha