第二章原核微生物古菌

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真核生物软骨组织中的硫酸化异多糖
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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。
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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
放线菌菌丝比较
位置
大小
生物功能
培养基内
宽度：0.2~0.80um 长度：50~600um
吸收营养
气生菌丝 空气中 宽度： 1~1.4um 形成孢子丝
孢子丝 空气中 如上
释放孢子繁殖
其他
可产色素
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二、放线菌的菌落形态 二、放线菌的菌落形态
放线菌的菌落：是由一个分生孢子或一段营养菌 丝生长繁殖引起许多菌丝互相缠绕而成。
4.呼吸类型
它们多数为严格厌氧、兼性厌氧,还有专 性好氧。
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一、古菌的特点
5.繁殖速度
古菌的繁殖速度较慢,进化速度也比细菌 慢;所以叫古菌。
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 性酶和其它特殊酶
链霉菌的菌落形态
早期菌落类似细菌， 后期表面干燥、粉粒状、 绒状并常有辐射皱折。 菌落一般小，质地较密， 不易挑起， 常有各种不 同的颜色。
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二、放线菌的菌落形态
诺卡氏菌的菌落形态
菌落一般只有基质 菌丝，没有气生菌丝 或只有很薄一层气生 菌丝，靠菌丝断裂进 行繁殖。结构松散， 粘着力差，易于挑起， 也有特征性的颜色。
二、古菌的分类
噬热菌
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二、古菌的分类
极端噬盐菌
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• 隐蔽热网菌 （Pyrodictium occultum）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℃。
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二、古菌的分类
在《伯杰氏系统细菌学
阴性菌)之分,它们的细胞壁结构和化学组分有所不同， 也是与真细菌的区别点。细胞封套有以下4种类型：
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二、古菌的分类
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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：
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深层地表中的产甲烷菌
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二、古菌的分类之产甲烷菌
人们对产甲烷菌的认识的发展：
1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》(第八版)中将产 甲烷菌归属为1科、3属、9种。 1979年Balch(贝尔奇)依据16SrRNA碱基顺序间同 源性SAB (associationcoefficient)的大小,将产甲烷菌分 为3目、4科、7属、13种。 1989年《伯杰氏系统细菌学手册第三卷》(第一版) 中将产甲烷菌分类为3目、6科、13属、43种。 截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。
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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
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放线菌的几个基本概念
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
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（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
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一、古菌的特点
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、F420、 F430等。古菌因有五个类群,所以,他们的代 谢呈多样性;
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。
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对比：真细菌细胞壁肽聚糖结构：
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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。
放线菌的形态和构造模式图
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一、放线菌的形态构造
（一）放线菌的菌丝
营养菌丝（基内菌丝）
潜入固体培养基内摄取营养, 菌丝宽度为0.2～0.80μm,通常不超过1.4μm,长 度为50～600μm之间,有无色的、有产色素的(黄、 橙、红、紫、蓝、绿、褐、黑)。色素有水溶性的 和脂溶性的。
气生菌丝
它由营养菌丝长出培养基外,伸向空间的菌丝为 气生菌丝。比营养菌丝粗,直径为1～1.4μm。有呈 弯曲状、直线状或螺旋状。有产色素的。
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（二）细胞膜
古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或 真核生物具有更明显的多样性。
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亲水头（甘油）与疏水尾（烃链）间是通过醚键而不是 酯键连接的；
细胞膜的化学组分存在多样性；
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，而真细菌或真核生物的细胞质膜 都是双分子层。
原名：古细菌（Archaebacteria）；后改名：古菌（Archaea）
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我们今天主要讲以下两大内容：
1. 古菌的形态 2. 古菌的细胞结构
一、古菌的特点
3. 代谢 4. 呼吸类型
5. 繁殖方式
二、古菌的分类
6. 生活习性
这里我们会重点讲一下产甲烷菌。
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一、古菌的特点
(Cell Wall-less Archaeoba -cteria)，
5.极端嗜热硫代谢菌 (Extremely Themophilic S-Metabo-lizers),
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二、古菌的分类
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下面重点讲一下产甲烷菌。26
二、古菌的分类之产甲烷菌
(一)产甲烷菌
人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。人们对 产甲烷菌有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形 成,在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用,使有机物 甲烷化,产生有经济价值的生物能物质———甲烷。
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二、古菌的分类 类型Ⅲ （典型G-古细菌的细胞壁）
由蛋白质或糖蛋 白亚基组成的亚 表层
此种细胞壁见于所有嗜热嗜酸菌、多数嗜盐古细菌与部分产 甲烷细菌中。
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二、古菌的分类 类型Ⅳ （见于甲烷螺菌属和甲烷丝菌属）
蛋白原纤维鞘 （可包裹几个 细胞） 致密的弹性层
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一、放线菌的形态构造 孢子丝（繁殖菌丝）
孢子丝的形态多样； 孢子的形态多样； 孢子丝和孢子的形态是对放线菌进行分类、鉴定 的重要指标
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气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子 的菌丝，即孢子丝
营养菌丝匍匐生长于 培养基内，吸收营养
营养菌丝发育到一定阶段，
类型Ⅳ是结构最复杂的
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二、古菌的分类
2.产甲烷菌的培养方法
产甲烷菌是专性厌氧菌,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， 目前最好的是厌氧手套箱。
厌氧手套箱由四部分组成:
①附有手套的密闭透明薄膜箱。
②附有两个可开启的可抽真空的金属空气 隔离箱。
③真空泵。
④氢和高纯氮的供应系统。
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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)。
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二、古菌的分类
产甲烷菌
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。
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放线菌在固体培养基上的菌落特征
• 在固体培养基表面，放线菌的细胞有基内菌丝和气生菌丝 的分化，气生菌丝到成熟时会分化成孢子丝并产生成串的 干粉壮孢子，这些气生菌丝或孢子丝伸展在空气中，菌丝 间一般都不会存在毛细血管水。这就使放线菌获得其特有 的与细菌不同的菌落特征：
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一、概念的提出
1977年，美国学者Woese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， 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。
伸向空间形成气生菌丝
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一、放线菌的形态构造
（二）放线菌的孢子形成
通过电镜观察表明：
孢子丝形成方式：横隔分裂； ★游动放线菌科的各属：
形成孢子囊（长在气生菌丝或基内菌丝上） 孢子囊内孢子：有的具鞭毛，可运动
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一、放线菌的形态构造
基内菌丝
手册》(第三卷）(Bergeys Manual of Systematic Bacteriology Volume 3)中,将古
菌分为五大群:
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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
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细胞膜组分：主要是脂蛋白，蛋白质是酸性 的，脂类主要成分是非皂化性的甘油二醚：
皂化反应：是指脂类与碱的反应，脂类中含酯健。
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甘油三酯（脂类）的皂化反应
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真细菌：细胞膜磷脂中 含皂化性的甘油二酯 （见右图A）
古菌：含非皂化性的甘 油二醚（见右图B）
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（三）细胞质和内含物 无复杂内膜的细胞器；
第二章 原核微生物
第一节
细菌
第二节
古菌
第三节
放线菌
第四节
蓝细菌
第五节 支原体、衣原体以及立克次氏体
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第二节 古 菌
古菌和细菌、真核生物并列（见教材P7 绪图-1）。古菌即分享有细菌和真核生物的 结构特点，但又不同于细菌又不同于真核 生物。尤其是用16SrRNA碱基顺序比较后, 明显看到其不同于细菌和真核生物的特殊 性。故自1977年后，人们将这类特殊菌与细 菌彻底分开，另为一门。
1.古菌的形态
古菌的细胞很薄,扁平。有的是精确的方角 和垂直的边构成直角几何形态的细胞;
2.古菌的细胞结构
细胞壁：大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚 二酸和胞壁酸
古菌的细胞壁化学成分被称作假胞壁质，或 异多糖（未硫酸化）。
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（一）细胞壁
β-1,3糖苷键不被溶菌酶水解
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甲烷杆菌属和甲烷短杆菌属（壁层为单层，厚度为10～20nm ）
巴氏甲烷八叠球菌（壁层只一层,厚200nm）
瘤胃甲烷短杆菌（壁层分三层，厚20～30nm，有内层、中层和外层，
外层在细胞分裂横隔形成时消失。）
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二、古菌的分类 类型Ⅱ （存在于G+嗜热高温甲烷菌中）
由蛋白质亚基排列而成 的表层。 坚硬的拟胞壁质层
⑷放线菌的营养类型： 化能有机营养型
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我们接下来主要要讲的是：
一、放线菌的形态构造（以链霉菌为例）
二、放线菌的菌落形态 三、放线菌的繁殖 四、放线菌主要属类的特性及功用
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一、放线菌的形态构造
多细胞核 气生菌丝
分生孢子 孢子丝
固体基质 基内菌丝
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二、古菌的分类
产甲烷菌是专性厌氧菌,产甲烷菌的几种代表 菌形态：可见产甲烷菌有球状、杆状、螺旋状、 丝状4种主要形态。
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二、古菌的分类
1. 产甲烷菌的细胞结构
产甲烷 菌的细 胞结构
细胞封套 细胞质膜 原生质 核质
细胞壁 表面层 鞘或荚膜
产甲烷菌有G+菌(革兰氏阳性菌)和G-菌(革兰氏
⑴放线菌的菌体：由菌丝组成,菌丝分支,为单细胞。在菌丝生长过 程中,核物质不断复制分裂,然而细胞不形成横膈膜,也不分裂,而是 无数分支的菌丝组成很细密的菌丝体。
⑵放线菌的生存方式及分布： 腐生菌 共生菌 寄生菌
⑶放线菌的主要种类：
1.诺卡氏菌属(Nocardia)
2. 链霉菌属(Streptomyces)