环境微生物古生菌
古菌及极端微生物
隐蔽热网菌 Pyrodictium occultum
1977年，美国深海潜水器“阿尔文”号在洋中脊地区 发现了从海底冒出浓烟般的热泉。令人难以置信地是， 在喷出热泉的“黑烟囱”周围水温250-350℃、265大 气压的海水中，竟存在着一个极其奇特、黑暗而酷热 的生命世界。隐蔽热网菌即生活于其中。
古菌及极端微生物
2014.3.12
古菌
古菌常被发现生活于各种极端自然环境
下，如大洋底部的高压热溢口、热泉、 盐碱湖等。
在我们这个星球上，古菌代表着生命的极限，
确定了生物圈的范围。 热网菌（Pyrodictium）能够在高达113℃的 温度下生长。
最适生
活温度 80－ 105， 具有独 特的细 胞结构。
分类
目前，可在实验室培养的古菌主要包括 三大类: 1.产甲烷菌、
2.极端嗜热菌
3.极端嗜盐菌。
1、产甲烷菌
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。
一.古生菌的形态:与细菌相似
地表深处煤层中生成大量生物成因气的有利条件 是：大量有机质的快速沉积、充裕的孔隙空间、低 温，以及高pH值的缺氧环境. 生物成因：煤层气是在较低的温度条件下，有机 质通过各种不同类群细菌的参与或作用，在煤层 中生成的以甲烷为主的气体. 产甲烷菌对煤层气的 形成起着重要的作用，目前已发现产甲烷菌有低 温型、中温型和嗜热型.
2、极端嗜盐古菌
这是一类生活在很高浓度甚至接近饱和浓度
盐环境中的古菌。 细胞形态为杆形、球形和三角形、多角形、 方形、盘形等多形态。革兰氏阴性，极生鞭 毛。好氧或兼性厌氧。 胞内含有 类胡萝卜素（菌红素），产红色、 粉红色、橙色或紫色等各不同色素。化能有 机营养型。
环境工程微生物知识点总结(重点)
环境工程微生物⭐1-1、何谓微生物？它主要包括哪些类群？P27微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物总称。
1.原核类（真细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体）2.真核类（真菌、原生动物、显微藻类）3.古生菌和非细胞型类（介于原核和真核之间）（病毒、亚病毒因子）⭐1-2、微生物有哪些特点？1.个体微小，结构简单，表面积大。
微生物大多是单细胞生物，有点复杂的多细胞微生物也少有组织器官的分化。
2.吸收多，转化快。
一些微生物的呼吸速率也比高等动、植物的组织强数十至数百倍。
这个特性为微生物的生长繁殖和合成大量代谢产物提供了充分的物质基础。
3.生长旺，繁殖快。
微生物具有极高的生长和繁殖速率。
4.适应强，易变异。
微生物结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受环境因素影响，使其具有极其灵活的适应性或代谢调节机制。
5.分布广，种类多。
因微生物极小，很轻，附着于尘土随风飞扬，漂洋过海，栖息在世界各处，分布极广。
6.杂居混生，因果难联。
在自然条件下，微生物一般都是许多种相互杂居混生。
1-3、环境微生物学的主要研究内容有哪些？1.环境中微生物的分离、鉴定、培养及生理生化研究2.微生物与自然环境之间的关系3.微生物对环境的污染和危害4.微生物对受污染环境的净化和修复5.微生物在环境监测中的应用6.微生物产品1-4、试述显微镜的种类及与微生物学之间的关系。
1.光学显微镜2.电子显微镜3.扫描隧道显微镜2-2、如何命名微生物？种以上的系统单元有那几级？命名：一、俗名二、学名1、双名法学名=属名+种名加词+（首次定人名）+现名定名人+现名定名年（斜体字）（正体字）2、三名法学名=属名+种名加词+符号（可省略）+亚种或变种名的加词斜体斜体级：不知道2-3、试比较古生菌、细菌与真核生物的主要区别。
⭐2-4、微生物的鉴定方法。
其中现代分子生物鉴定分两类：1.通过核酸分析鉴定微生物遗传类型2.细胞化学成分作用鉴定指标2-5、试述16SrRNA寡核苷酸测序技术的原理、优点和简明操作步骤，并说明它在生物学基础理论研究中的重要意义。
古生菌(极端微生物)在环境保护中的应用
古生菌（极端微生物）在环境保护中的应用摘要：本文介绍了古生菌的特点及利用其极端性在环境保护方面的应用，综述了极端微生物及其产生的极端梅在清洁生产、环保型生物材料的生产及环境污染治理中的应用前景及对环境保护的意义。
关键字：古生菌、极端环境、环境保护、污染治理、清洁环保正文：现代基本把生物分为三大领域: 真核生物( Eucarya) ,细菌(Bacteria) 和古菌(Archaea) . 古菌作为三大领域之一的生物,具有其独特的性质,也是目前生物地球化学研究的热点之一. 古菌和细菌一样,是原核生物,即细胞核没有核膜包裹,细胞核与细胞质没有明显界限. 与真核生物和细菌相比, 古菌代表了生物圈的极限. 例如热网菌属(Pyrodictium) 能在高达121 ℃的温度下存活并生长. 这是至今为止所发现的最耐热生物. 在最初的时候,人们在火山口、盐湖等高热、高盐度、缺氧的极端环境发现有微生物,他们可以在极端恶劣的环境下生存。
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。
他们和我们人类的生活息息相关，我们可以在很多方面都应用到他们。
尤其是在环境保护中的应用。
一、古菌及古菌的特点古菌是最古老的生命体，古菌一些奇特的生活习性和与此相关的潜在生物技术开发前景，长期以来一直吸引着许多人的注意。
古菌常被发现生活于各种极端自然环境下，如大洋底部的高压热溢口、热泉、盐碱湖等。
古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状，不同古菌规则形状也不相同，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态，有的以单个细胞存在，有的呈丝状体或团聚体。
其直径大小一般在0.1~15μm，丝状体长度有200μm。
古菌的细胞结构与细菌不同，如古菌的细胞外膜就与细菌不同。
大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸（D－氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素如青霉素的作用。
革兰氏阳性古菌的细胞壁含有各种复杂的多聚体，如产甲烷菌的细胞壁含假肽聚糖，甲烷八叠球菌和盐球菌不含假肽聚糖，而含复杂聚多糖。
环境工程微生物学复习题
1.原核微生物：包括细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏 体、螺旋体。 2.真核微生物：包括藻类、真菌（酵母菌、霉菌、伞菌）、原生动物、微型后生 动物。 3.微生物的特点：1）微生物个体极小 2）种类繁多、分布广 4）繁殖快 5）易变 异。
第一章 病毒 1.病毒定义：病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内的超微小生物。 它们只具有简单的独特结构，可通过细菌过滤器。 2.病毒特点：1）形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察；2）没有合成蛋 白质的机构——核糖体；3）没有合成细胞物质和繁殖必备的酶系统，不具备独 立代谢能力；4）必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内；5）依靠宿主细胞细胞合 成病毒的化学组成和繁殖新个体。 3.病毒的化学组成：有核酸和蛋白质，个体大的病毒除含蛋白质和核酸外，还含 类脂质和多糖。 4.病毒的结构：病毒没有细胞结构，却有其自身独特的结构。整个病毒分两部分： 蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。完整的具有感染力的病毒叫病毒粒子。 病毒粒子有两种：一种是不具被膜（亦称囊膜）的裸露病毒粒子；另一种是在核 衣壳外面有被膜所构成的病毒粒子。 5.毒性噬菌体：指侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体 6.温和噬菌体：指侵入细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主细胞 的核酸同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长，这种不引起宿主细胞裂解的噬菌 体称作温和噬菌体。 7.溶原细胞：指含有温和噬菌体核酸的宿主细胞。 8.原噬菌体：指在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，又称为前噬菌体。 9.溶原性细菌：指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖, 而不被裂解。 10.病毒的测定：1）病毒颗粒计数法；2）间接计数法；3）病毒感染效价测定法。
等电点高，细菌的游离氨基电力受抑制，游离羧基电离，细菌则带负电荷；否则 ，游离氨基电离，游离羧基电离受抑制，细菌则带正电。已知细菌的等电点的pH 为2~~5，pH为6、pH为7和pH为7.5的溶液属于偏碱性、中性和偏酸性，都高于细 菌的等电点。所以细菌表面总是带负电荷。而在pH=1.5的溶液中细菌则带正电。
古生菌
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 KochAbstract: 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。
微生物期末试题
一、判断题（正确√、错误×）1、微生物是人类生存环境中必不可少的成员，有了它们才使得地球上的物质进行循环，否则地球上的所有生命将无法繁衍下去。
(P2, √2、被动运输是微生物细胞吸收营养物质的主要方式。
（×，P94，扩散不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式，主动运输是广泛存在与微生物中的一种主要的物质运输方式。
）3、古生菌也是一类原核生物。
（√，P29，细菌和古生菌是两种完全不同的生物类群，但细胞结构基本一致，都属于原核生物。
）4、酒精消毒不能杀死细菌的芽孢。
（√，P160，一般消毒剂在常用浓度下只能杀死微生物的营养体，对芽孢无杀灭作用.。
）5、病毒只含有一种核酸，DNA或是RNA。
6、为使微生物生长旺盛，培养基中营养物质的浓度越高越好。
（×，P87,过高抑制生长）7、细菌大小一般是用纳米来量度。
（错）用微米8、低温对一切微生物有害。
错。
微生物生长温度类型：低温型（嗜冷微生物）中温型（嗜温微生物）高温型（嗜热微生物）9、所有微生物都能在淡水中生长。
（×，P84，一般在水活度值为0.60~0.99下生长）10、罐头是完全无菌的。
（×，罐头是人们保存食品的方法之一，但肉类罐头中存在着枯草杆菌、梭菌等菌群。
由于芽孢的抗热性很强，在罐头制作过程中虽然经过了高温处理，而在一些肉类罐头中仍能检测出嗜热脂肪芽孢杆菌、耐热厌气性的腐败梭菌等，它们是造成罐头腐败的主要原因。
）11、丝状真菌以无性或有性抱子或以菌丝断裂片段进行繁殖。
√12、微生物将化学能和光能转变为生物能，这些能量用于合成细胞物质及其他耗能过程如运动、营养物质运输及发光等。
13、真核微生物细胞以有丝分裂或减数分裂方式繁殖。
√14、培养基是满足微生物营养需求的营养物质基质。
√15、微生物次级代谢途径多样，不受环境因素影响。
（错）次级代谢一般在菌体对数生长后期或稳定期间进行，但会受到环境条件的影响。
次级代谢产物生物合成的主要调节机制：1酶合成的诱导调节2反馈调节3磷酸盐的调节4ATP的调节作用。
环境工程微生物学第二章-原核微生物(2)
（三）细胞的结构
3、细胞质和内含物
5）气泡（gas vocuoles）
（三）细胞的结构
3、ห้องสมุดไป่ตู้胞质和内含物
6）核糖体（ribosome）
略
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。
渗透调节皮层膨胀学说
5、特殊的休眠构造——芽孢 6）伴孢晶体（parasporal crystal）
（三）细胞的结构
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在 其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶 性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。
专性好氧的盐杆菌属（Halobacterium）的细菌，却生活在含氧极少的饱 和盐水中，它们细胞中气泡显著，其作用被认为是使菌体浮于盐水表面， 以保证细胞更接近空气。 有些厌氧性光和细菌利用气泡集中在水下10-30米深处，这样既能吸收适宜 的光线和营养进行光和作用，又可以避免直接与氧接触。
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集成块，常使 湖内出现“水花”。
一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。
通常存在于蓝细菌中。
由含精氨酸和天冬氨 酸残基（1:1）的分枝 多肽所构成，分子量 在25000～125000。
3、细胞质和内含物
2）贮藏物(reserve materials)：
⑤硫粒（sulfur globules） 很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸 盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时， 常在细胞内以折光性很强的 硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺 乏时，可被细菌重新利用。
智慧树答案环境微生物学(山东联盟-济南大学)知到课后答案章节测试2022年
绪论1.微生物是非细胞型的生物。
答案:错2.微生物可以直接参与自然界中的物质循环过程。
答案:对第一章1.细菌芽胞的抗逆性是多方面的，但最突出的是（）。
答案:抗热2.病毒显著区别于其他生物的特征是（）答案:独特的繁殖方式；3.清洁的河水中没有微生物。
答案:错4.微生物构成了自然界许多食物链的基础。
答案:对5.当今研究表明:所有的微生物都是肉眼看不见的。
答案:错6.微生物个体小、结构简单、生长周期短,易大量繁殖,易变异等特性,因而与动、植相比,十分难于实验操作。
答案:错7.微生物是人类生存环境中必不可少的成员,有了它们才使得地球上的物质进行循环,否则地球上的所有生命将无法繁衍下去。
答案:对8.19世纪中期，法国和德国的哪两位科学家，揭露了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学基础。
答案:科赫;巴斯德9.微生物作为环境污染治理主力军的原因有：答案:治理污染具备针对性;具有降解污染物的能力;个体小、易培养;繁殖快10.微生物有哪些特点？答案:易变异;简单、小;繁殖快;低等、分布广第二章1.下面关于冠状病毒介绍叙述正确的是（）答案:冠状病毒属于非细胞生物，不能独立代谢2.观看下面关于冠状病毒在宿主细胞内复制的微视频，下列相关叙述错误的是（）答案:冠状病毒属于RNA病毒，体内含有逆转录酶3.国际病毒分类委员会冠状病毒研究小组（CSG）在bioRxiv上发布手稿，确定新病毒属于现有物种，即与严重急性呼吸综合征（SARS）相关的冠状病毒。
其中建议，在对相关冠状病毒进行系统分析的基础上，将2019-nCoV命名为“严重急性呼吸综合征冠状病毒2”，即（）。
多位中国专家联名在《柳叶刀》线上平台刊发文章，对新型冠状病毒命名提出了建议，呼吁将病毒命名为HCoV-19（“2019年人冠状病毒”）。
答案:SARS-CoV-24.冠状病毒与大肠杆菌都有（）答案:核酸5.噬菌体是病毒,它攻击的对象是( )答案:细菌6.冠状病毒是一种包膜病毒，与噬菌体侵染细菌的机制有所不同，病毒进入人体细胞的方式通常为（）答案:胞吞或膜融合7.武汉紧急启动封城措施，限制人员进出武汉，对感染者进行隔离治疗。
古生菌
六、甲烷火菌纲 七、热球菌纲 八、 热 原 体 纲
古生菌的分布
一、古生菌的分布相当广泛，存在的环境包 括湖泊、开放大洋、热泉以及沉积物等极端 环境,土壤中还有大量的古生菌。并且含量远 比早先科学家预想的要多得多.如： Karner 等人通过对太平洋海水中 古菌含量的测定和估算, 预计古菌占现代海洋中 原核生物的1/ 3 。
古生菌的生存环境及生活
一、生存环境
最先发现的喜好高温的古生菌来自美国黄石公园。 古生菌的生活环境常常是极端环境，即普通常见的生物是很 难生存的高温、强酸强碱或盐浓度很高的环境中。例如温度 超过100℃的深海地表的裂缝处、温泉、以及极端酸性或碱 性的水中。它们还存在于牛、白蚁和海洋生物的体内并且在 那里产生甲烷。它们生长在没有氧气的海底淤泥中，甚至生 长在沉积在地下的石油中。某些古菌在晒盐场上的盐结晶里 生存。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。
古生菌的遗传
一、与细菌相同之处
古生菌是原核生物，像细菌一样，没有核膜，它们 的DNA也以环状形式存在。
二、不同之处
补充蓝细菌古生菌
① 极端嗜盐菌的形态
古细菌的典型代表之一。
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。
② 极端嗜盐菌的化学组成及生活环境
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。
等。
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。古菌、
真细菌和真核生物一起构成了生物的三域系统。
5.2 古生菌的形态与结构特征
（1）古生菌的形态 古生菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不规则 形状、多形态，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直
20个碳原子形成的侧链。
细菌细胞膜结构 单层结构
古菌酯类
d. 侧链的分支。细菌和真核生物的脂肪酸没有侧分支。古生菌细胞 膜的侧链由不同的化合物构成，侧分支能够形成碳原子环。这种环
可以稳定膜上的结构，有助于古生菌生活在高温中。
古菌之所以能够存在于高温、 高盐以及强酸性等极端条件下,得益
于它特殊的侧链及成键的分子特性。古菌的侧链多为不含活性官能团 的碳长链分子,与甘油酸分子以非常稳定的醚键相联,并且组成细胞膜 的脂类为一整个长碳链分子,形成单层细胞膜。这种相当稳定的结构使 得古菌细胞膜非常坚固,能够抵抗即使是非常恶劣的外界条件。
③ 产甲烷菌的化学组成
与其他细菌差距甚大。
细胞壁不含有真正的肽聚糖，而是含有假肽聚糖。
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。
古生菌的生理生态特点
古生菌的生理生态特点董怡萱（食品科学与工程2班生命科学学院黑龙江大学哈尔滨 150080）摘要：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。
关键词：古生菌、微生物、极端环境Ancient lives the fungus the physiological ecology characteristicDong Yixuan（The 2th Food science and engineering, College of Life Science, Heilongjiang University,Harbin, 150080）Abstract：Many Archaea are the survival in the extreme environment. Some survivals in extremely high temperature (frequently 100℃above), for instance geyser or in seabed black chimney. Also some survivals in very cold environment or Gao Yan, strong acid or in alkalinity water. However also some Archaea are neutrophil, can in the bog, the waste water and the soil was discovered. Very prolificacy methane Archaea survival in animal's digestive tract, like ruminant, termite or humanity. The Archaea is usually harmless to other living thing, and unknown has the pathogenesis Archaea.Key words：Ancient lives the fungus, the microorganism, the extreme environment1977年，Carl Woese以16S和18S 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。
第3章 古菌
地热泉
Thermus: 正常生长在55℃左右，耐 热可至75～80℃，其孢子可在pH6.1 的溶液中沸煮24小时而不失活
水生嗜热杆菌 (Thermus aquaticus)
从海底的热火山口分离得到的
坎氏甲烷嗜高热菌生长最低温度 是84℃，最适温度是98℃，在 110℃下也能生长（高于水的沸 点）。
代表属 盐杆菌பைடு நூலகம்、盐球 菌属、嗜盐碱杆 茵属
无细胞壁 无细胞壁的多型细胞，嗜热嗜酸及化 学有机能营养型，兼性厌氧，质膜含 古菌
有丰富甘露糖的糖蛋白和脂多糖
热浆菌属 (Thermoplasma)
主要古生物类群的特征 类群 一般特征 极端嗜热 革兰式阴性杆状，丝状或球状。绝对 嗜热(最适生长温度70-110°C之间)通 o s 代谢菌 常绝对厌氧但可以是好氧或兼性，嗜
3.2 古生菌的分类
rRNA 分为广古生门(Euryarchaeota) 和泉古菌门 (Crenarchaeota)
7个纲：甲烷杆菌纲、甲烷球菌纲、盐杆 菌纲、热浆菌纲、热球菌纲、古生球菌 纲和甲烷嗜高热菌纲的9个目及16个科 产甲烷菌是这个门中的优势生理类群 常见古生菌：产甲院菌、极端嗜盐菌、硫 酸盐还原菌和许多极端嗜热依赖硫代谢菌
非细胞型 （病毒）
微生物 Eubacteria
Archaebacteria 原核微生物 （真细菌） 细胞型 （古细菌）
古生菌（Archaea） 细菌（Bacteria）
真核微生物（Eukarya）
古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系 更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。
产甲烷菌
产甲烷古菌是一大群在严格厌氧条件下产生甲烷的菌， 形态多样
古生菌
三节古菌“古细菌”（archaebacteria ，现用archaea ）这一概念是沃斯（Woese ）及他的同事们对代表性细菌类群的16S rRNA 碱基序列进行研究比较后于1977 年提出来的。
沃斯（Woese ）等人认为，生物界的发育不是一个简单的由原核生物发育到更完全更复杂的真核生物的过程，而是明显地存在三个发育不同的基因系统：细菌、古菌和真核生物。
从发育的观点看，这三个类型中任何一类都不比其他两类出现得更古老。
一、古菌的一般特性和分类古菌与细菌和真核微生物之间的异同已在本章前面详细阐述。
可见古菌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，大多生活在地球上如超高温、高酸碱度、高盐浓度、严格无氧状态等极端环境或生命出现初期的自然环境。
古菌是一大类形态各异、特殊生理功能绝然不同的微生物群，如产甲烷细菌，可在严格厌氧环境下利用简单二碳和一碳化合物或CO2生存和产甲烷；还原硫酸盐古菌可在极端高温、酸性条件下还原硫酸盐；极端嗜盐古菌可在极高盐浓度下生存，等等。
古菌可营自养或异养型生活。
古菌具有独特的细胞或亚细胞结构，如无细胞壁古细菌没有细胞壁，仅有细胞膜，而致细胞多形态。
即使有细胞壁，可能是由蛋白质亚单位组成或由假胞壁质组成，无胞壁酸。
细胞膜的化学组成上，古细菌含有异戊烯醚而不含脂肪酸酯，脂肪酸也为有分支的直链而不是无分支的直链。
16S rRNA 的碱基序列，tRNA 的特殊碱基的修饰，5S rRNA 的二级结构等均不同于细菌和真核微生物。
对于各种抗生素的敏感性上也与细菌有很大差异，如对于氯霉素、青霉素、利福平等抗生素不敏感，但细菌对此敏感；相反对于环己胺、茴香霉素等敏感而细菌却不敏感。
根据不同的生理特性，可将古菌分为5 大类群：产甲烷古菌群、还原硫酸盐古菌群、极端嗜盐古菌群、无细胞壁古菌群和极端嗜热和超嗜热代谢元素硫古菌群。
它们之间的系统发育关系如图1.30 所示。
图 1.30 古菌的系统发育树( Madigan et al., 2000)二、产甲烷古细菌群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。
微生物资料
绪论：1.微生物：指大量的、极其多样的肉眼看不见或看不清楚的微小生物类群的总称。
它们都是个体微小、结构简单的低等生物。
2.环境微生物：指所有对环境污染物有降解和净化作用的微生物类群。
3.微生物的特征：微（个体微小）、简（构造简单）、低（进化水平低）：4.20世纪70年代前，R.H.Whittaker提出的五界分类系统为学术界所承认：动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界5.20世纪70年代后，提出崭新的三界分类系统（即三域学说）：古生菌、真核生物、真细菌。
6.微生物的五大共性：1）体积小、面积大；2）吸收多、转化快；3）生长旺、繁殖快；4）适应性强、易变异；5）分布广、种类多7.七级分类单位：界、门、纲、目、科、属、种8.种是一个基本分类单位，它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近．与同属内其他种有着明显差异的菌株的总称。
可分：亚种、变种、型、类群、菌株。
9.微生物的命名微生物名称：俗名、学名学名：按照《国际的菌命名法规》命名，国际学术具公认并通用的正式名字。
命名原则：双名法，即：学名=属名+种名+首次定名人+现名定名人+定名年份1、属名：拉丁词、希腊词或拉丁化学的其它外来词所构成为名词。
表示该属的特征；有时可用人或地名。
2、种名：拉丁语中的形容词，也可用人名或地名表示。
如：大肠埃希氏菌（简称大肠杆菌）Escherichia coli（Migula）Castellani et Chalmers 1919 3、亚种或多种：属名+种名+subsp或Var.+ 种（或复种）的加词如: 苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种Bacillus thuringiensis subsp．galleria4、某属中一个种或几个种时，属后加sp.或SPP.如: “Bacillus sp．”即表示一个尚未定出种名的芽孢杆菌，可译为“一种芽孢杆菌”；5、新名称的发表根据细菌命名法规的规定，有效发表新的细菌名称应在公开发行的刊物上进行.发表新名称时，应在新名称之后加上所属新分类等级的缩写词，如新目“ord.nov.”、新属“gen.nov.”、新种“sp.nov.”等。
环境微生物学2-1古菌
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。
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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。
5、六界系统： 沃斯（ C.R.Woese ）认为，把原核生物界分成两界，即古
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
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生物界的划分
4、五界系统： 由于显微镜技术的发展，
可把细胞分成原核细胞 和真核细胞，所以魏塔 克于1969年又提出了五 界系统：原核生物界（ 包括细菌和其他原核生 物）、原生生物界（包 括单细胞真核生物，如 原生动物和多数藻类） 、真菌界、 植物界和动 物界 。
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生物界的划分
系统发育进化树 （Phylogenetic trees）
进化树由结点（node）和进化分支（branch）组 成，每一结点表示一个分类学单元（属、种群、个 体等），进化分支定义了分类单元（祖先与后代） 之间的关系，一个分支只能连接连个相邻的结点。
进化树分支的图像称为进化的拓扑结构，其中分支 长度表示该分枝进化过程中变化的程度，标有分枝 长度的进化分支叫标度枝（scaled branch）。
《环境微生物古生菌》课件
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。
环境微生物学(山东联盟)智慧树知到答案章节测试2023年滨州学院
第一章测试1.以下属于真细菌域的生物（）。
A:原生动物B:放线菌C:古生菌D:蓝细菌答案:BD2.德国细菌学家科赫在微生物学发展的哪个时期做出了卓著贡献（）。
A:成熟期B:初创期C:发展期D:奠基期答案:D3.以下哪个事件不是巴斯德所做的贡献（）。
A:柯氏法则B:过滤除菌C:疾病的预防接种D:巴氏消毒法答案:A4.微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。
（）A:对B:错答案:A5.病毒是一类不具有细胞形态的微小生物。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.原核生物细胞核是（）。
A:单倍体B:多倍体C:二倍体D:四倍体答案:A2.革兰氏阴性菌会被染成（）。
A:绿色B:红色C:黑色答案:B3.革兰氏阴性细菌细胞壁较薄，结构复杂，厚度约10nm，分为外壁层和内壁层，也叫外膜和内膜。
外膜主要由以下哪些物质组成（）。
A:肽聚糖B:脂多糖C:磷脂D:脂蛋白答案:BCD4.以下属于细菌特殊构造的是（）。
A:芽孢B:羧酶体C:荚膜D:磁小体答案:AC5.以下属于缺壁细菌的是（）。
A:原生质体B:L型细菌C:衣原体D:支原体答案:ABD6.肽聚糖中的双糖单位是通过β- 1,4糖苷键相连。
该位点往往容易被溶菌酶分解，导致细菌裂解死亡。
（）A:错B:对答案:B7.G+细菌被染成紫色。
（）A:错B:对答案:B8.古细菌细胞膜与其他生物没有什么区别。
（）A:错B:对答案:A9.菌胶团不属于细菌的糖被。
（）A:对B:错答案:B10.缺壁细菌菌落呈油煎蛋状。
（）A:对答案:A11.芽孢是繁殖体。
（）A:错B:对答案:A12.古细菌细胞核没有核膜，属于原核生物。
（）A:错B:对答案:B13.放线菌只能以营养菌丝方式进行繁殖。
（）A:错B:对答案:A第三章测试1.青霉的分生孢子呈（）。
A:扫帚状B:盘状C:球状D:莲座状答案:A2.酵母菌的无性繁殖方式主要有（）。
A:芽殖B:裂殖C:产生无性孢子D:产生子囊和子囊孢子答案:ABC3.酵母菌的有性繁殖过程主要包括（）。
古生菌的多样性.
一、古生菌的分类历程
自从发现古生菌那一天开始，古生菌定 位的争论就一直没有停止过。但是细菌 这个名词出现的很晚，而古生菌这个称 呼就更晚了，它直到1990年才被提出 来。
20世纪60年代末以前主要根据细胞核的 结构把生物分为原核生物和真核两大类。 由于古生菌没有真正的细胞核，所以科 学家“理所当然”的把“古生菌”作为 细菌的一类归属于原核生物。
硫化叶菌
➢ 硫化叶菌是第一个分离鉴 定的极端嗜热古细菌 (Brock等，1970)，生长在 富硫的酸热泉中，温度达 90℃以上，pH 1～1.5。
4、无细胞壁古生菌——热原体属
AAAACUG和ACCCCA序列是遗传标志。这是 一类无细胞壁的原核生物，像无细胞壁的支原 体。由于其无细胞壁、嗜热、嗜酸、行好氧化 能有机营养，所以被称为热源体（或热原体， 众说不一）。
1、产甲烷古生菌
➢ 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。
（1）嗜热自养甲烷杆菌
Methanobacterium thermoautotrophicum
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。
广古菌门的主要类群 1、产甲烷古生菌 2、极端嗜盐古生菌 3、超嗜热古生菌 4、无细胞壁古生菌 5、还原硫酸盐古生菌
（1）盐沼盐杆菌 Halobacterium spp. 细胞杆状(0.5～1.2μm ×1.0～6.0μm)。运动。有些 菌株具有气泡囊。革兰氏阴 性，好氧，化能异养型。 生活在盐湖、盐场及腐败的 盐制品等中性盐环境中。
古生菌的研究意义
10/9/2018
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三、古生菌与其它生物的最显著的化学差异 古生菌与其它生物最显著的化学差异是体现在 生物膜上，其主要差异有四点： （1）甘油的立体构型。组成细胞膜的基本单位是 磷脂。用来构建古生菌磷脂的甘油是细菌和真核 生物细胞膜上所用的甘油的立体异构体。细菌和 真核生物的细胞膜中是D型甘油，而古生菌的是L 型。
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生物界级学说发展的示意图
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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。
10/9/2018
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1.2 产甲烷菌的分类 随着厌氧培养技术和菌种鉴定技术的不断成熟， 产甲烷菌的系统分类也在不断完善. 《伯杰系统细 菌学手册》第9版将近年来的研究成果进行了总结 和肯定，并建立了以系统发育为主的产甲烷菌最 新分类系统. 产甲烷菌分可为5个大目，分别是： 甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷球菌目 (Methanococcales)、甲烷微菌(Methanomicrobiales)、 甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷火菌目 (Methanopyrales) 。
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二、古生菌的结构 古生菌细胞有细胞质、细胞膜和细胞壁三种结 构。古生菌细胞也有一层把细胞和外部环境隔离 开的外膜。在膜内包裹着细胞质，其中悬浮着 DNA，古生菌的生命活动在这里进行。几乎所有 的古生菌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。
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3、产甲烷菌不分解葡萄糖。但它和嗜盐古生菌可按照EMP的逆途径进行 葡萄糖异生。
四、古生菌类群
《伯杰氏系统细菌学手册》（第二版，2000年）： 古生菌域--泉古生菌门、广古生菌门、初古生菌门、纳古生菌门—208种 泉古生菌门、广古生菌门研究、描述比较清楚。
Байду номын сангаас
泉古生菌门：1纲6目，包括硫嗜热菌和海洋嗜温菌，生长温度范围广 （低温-113oC），涵盖最广泛的生长温度范围。 广古生菌门：类群广泛，包括产甲烷菌、还原硫酸盐菌、极端嗜盐菌、 极端嗜酸菌、代谢S0的极端嗜热菌等。 产甲烷菌最主要、分布最广泛。
最高生长NaCl浓度：5.5mol/L（约32%， NaCl 饱和浓度）
4、极端嗜热和超嗜热（代谢元素硫的）古生菌： 发现于80 ~100摄氏度的温泉、海洋火山口中，它们利用硫作为能 源代谢物。
总结：古生菌的特点
一群具有独特的基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞 原核生物， 多生活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然环境中， 营自养、异养生活； 有特殊生理功能； 有独特的细胞结构 酶作用方式既不同于细菌又不同于真核生物。
单分子层膜多存在于嗜高温的古生菌中。
④含多种独特脂类：
嗜盐菌：细菌红素、α-胡萝卜素、番茄红素、萘醌等。 ⑤在极性头的甘油C3上，可连接磷酸酯基、硫酸酯基以及多种糖基。
磷脂
半乳糖脑苷脂：
三、酶的作用方式独特 1、无6-磷酸果糖激酶，不通过EMP途径降解葡萄糖。 2、极端嗜盐古生菌和嗜热古生菌：用一种修饰的ED途径降解葡萄糖。
2、硫酸盐还原古生菌
生活在含有机质、硫酸盐的厌氧环境中。
在厌氧条件下， 将土壤中硫酸盐还原成硫化氢气体，释放到大气中。
乳酸+H2SO4→2CH3COOH+2CO2+H2S+2H2O
注意：硫酸盐还原细菌也可将硫酸盐还原
3、极端嗜盐菌：
发现于在大盐湖、死海等处， 需要非常高的盐离子浓度才能生存： 最低生长NaCl浓度：1.5mol/L（约9%）； 最适生长NaCl浓度：2-4mol/L（约12 % -23%）；
8.试比较古生菌和细菌的异同。
第二章 思考题
1. 名词解释: 菌落、芽孢、糖被、鞭毛、纤毛、质粒、异染颗粒
2. 细菌细胞的基本结构和特殊结构有哪些？
3. 试比较G-和G＋细菌细胞壁结构的异同； 4. 简述细菌革兰氏染色的过程和机制； 5. 列表比较细菌鞭毛、菌毛和性毛的异同； 6. 简述芽孢的构造和组成；
7. 简述细菌、放线菌的主要繁殖方式；
第四节
古(生)菌（Archaea）
别名：古菌 古细菌
极端环 如黄石 这种喷
一.古生菌的形态:与细菌相似
一些产甲烷细菌: (a)亨氏甲烷螺菌; (b)史氏甲烷短杆菌; (c)巴氏甲烷八叠球菌; (d)马泽氏甲烷八叠球菌; (e)布 氏甲烷杆菌; (f)黑海甲烷袋状菌.
二、细胞结构 1、细胞壁： 骨架为蛋白质、糖蛋白或假胞壁酸。 热原体属（Thermoplasma）无细胞壁。
1、产甲烷菌（或称为产甲烷古生菌）
存在于沼泽、湖底及动物消化道（瘤胃）等厌氧环境，以及污水的厌
氧处理反应器中。
（1）分类
（2）特征： 细胞壁：不含肽聚糖，对青霉素、溶菌酶无反应。 细胞膜：主要由植烷甘油醚、二植烷甘油醚组成， 不易水解，耐热性强。
严格厌氧：O2或氧化剂对其有很强的毒害作用。
其他：a.碳源；b.生长因子；c.微量元素；d.独特的辅酶
2、细胞膜： 也由磷脂组成，但具多样性： ①疏水尾：异戊二烯的重复单位（如四聚体植烷、六聚体鲨烯等）。
不是脂肪酸！
②亲水头（甘油）与疏水尾间通过醚键连接(不是酯键！) 。
glycerol— 甘油； ester—酯；ether—醚； stearic acid—硬脂酸；phytanol—植烷
③存在独特的单分子层膜或单双分子混合膜；
（3）产甲烷反应： ①由H2/CO2产生甲烷：
4H2+HCO3- +H+ CH4+H2O
②由甲酸产生甲烷：
4HCOO- + 4H+ CH4+CO2+H2O
以上两项为废水处理的厌氧生物处理反应。 ③由乙酸产生甲烷：
CH3COO- + H+ CH4+3CO2
④由甲醇、乙醇产生甲烷：
CH30H 3CH4+CO2+2H2O 2CH3CH20H+CO2 CH4+2CH3COOH