古细菌
总结古细菌的特点
总结古细菌的特点1. 引言古细菌（Archaea）是一类单细胞微生物，最早发现于20世纪70年代，最初被分类为细菌的一类。
然而，进一步的研究表明，古细菌与细菌和真核生物有着许多显著的区别，使其成为一个独立的生物界。
在本文中，我们将对古细菌的特点进行总结，以增加对这一神秘生物的认识。
2. 细胞结构古细菌的细胞结构与细菌和真核生物有所不同。
古细菌的细胞壁通常由蛋白质构成，而不是多糖，这使得其在抗生物质作用上有别于细菌。
此外，古细菌的细胞膜中含有特殊的脂类，称为异戊烷脂。
这种脂类能够帮助古细菌在极端环境中生存，如高温、高盐度和低酸度等条件。
3. 基因组特征古细菌的基因组结构也与细菌和真核生物有所区别。
古细菌的基因组通常较小且较简单，相对于真核生物而言，其基因数目较少。
此外，古细菌的基因组还存在一种独特的复制方式，称为环形复制，与真核生物和部分细菌的线性复制方式不同。
4. 系统发育在早期的分类系统中，古细菌被归类为细菌的一类。
然而，随着分子生物学技术的发展，研究人员发现古细菌与细菌和真核生物有很大的区别，因此被单独归为一个独立的生物界。
根据系统发育树的构建，古细菌被认为是生命进化的第三个域，与细菌和真核生物形成三个独立的分支。
5. 生存环境古细菌广泛存在于地球上各种极端环境中，如深海热液喷口、高温泉水、高盐度湖泊和极寒地区的冰川。
这些极端环境对于大多数其他生物来说是致命的，但古细菌却能够适应并繁衍生息。
这一适应能力使得古细菌成为了研究极端生命形式的重要模型。
6. 代谢特征古细菌的代谢特征也与细菌和真核生物有所不同。
一些古细菌能够进行厌氧呼吸，以产生能量。
此外，一些生活在高盐度环境中的古细菌还能够利用光合作用产生能量。
这些特殊的代谢特征使得古细菌在现代生物多样性中占据了独特的地位。
7. 应用价值古细菌的独特特点使得它们具有广泛的应用价值。
例如，由于其特殊的耐高温能力，古细菌酶已被应用于许多工业过程中，如制药和食品加工。
微生物之古细菌
真核生物的生存环 境很广泛，也是根 据不同真核生物的 代谢类型而有不同 的生存环境。
形态
细菌的基本形态有三： 真核生物范围很广， 球形、杆形和螺旋形。 有大有小，形态各 此外，有的细菌还有 异。 荚膜，鞭毛以及芽孢。 但在不利的生活环境 下或菌龄老时会出现 不规则的多形性。
特征
古细菌
细菌
真核
中间代谢
亚基)
d、甲烷螺菌：无细胞壁，只有 一层由蛋白质纤维组成的鞘
1、产甲烷菌
（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
2、极端嗜盐古菌
分为5大群、8属、19种
生活环境：高盐环境 细胞形状：细胞形态为链状、 杆状、球状等多形态。革兰氏阴性， 极生鞭毛。好氧或兼性厌氧。
5、RNA聚合酶AB’B’型
营养类型：化能异养，不发酵（好氧或兼性厌氧有关）
3 热原体
• 无细胞壁、嗜热嗜酸、好氧、化能有机营养，所以被称为热
原体Thermoplasma
• 有的种具有多根鞭毛，能够运动 • 质膜的主要成分是一种带有甘露糖和葡萄糖单位的四醚类脂
(tetratherlipid)的脂多糖化合物。同时质膜中也含有糖肽，
但没有固醇类化合物，这样的质膜使热原体表现出对渗透压、 酸、热的稳定性。
嗜酸热原体
Thermoplasma acidophilum
4、古生硫酸盐还原菌 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。大多数种是硫代谢菌，
经常在温泉中发现。
4、古生硫酸盐还 原菌
分布于深海海底、热泉和地层深部储油层。化能 自养，单极多生鞭毛，并产少量甲烷。
延胡索酸火叶菌
（Pyrolobus fumarii）， 一种生活在113℃大西洋 热液喷口的古菌。
古细菌
亚基)
d、甲烷螺菌：无细胞壁，只有 一层由蛋白质纤维组成的鞘
1、产甲烷菌
（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
2、极端嗜盐古菌 分为5大群、8属、19种 生活环境：高盐环境 细胞形状：细胞形态为链状、
杆状、球状等多形态。革兰氏阴性
，极生鞭毛。好氧或兼性厌氧。
嗜酸热原体
Thermoplasma acidophilum
4、古生硫酸盐还原菌 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。大多数种是硫代谢菌
，经常在温泉中发现。
4、古生硫酸盐还原菌
分布于深海海底、热泉和地层深部储油层。化能 自养，单极多生鞭毛，并产少量甲烷。
盐沼盐杆菌——生活在盐湖、 盐场及腐败的盐制品等中性盐 环境中。
2、极端嗜盐古菌
极端嗜盐菌细胞结构特点：
1、细胞壁不含二氨基庚二酸、胞壁酸，主要成分为脂蛋白
2、细胞质膜上含有菌紫质——菌视紫红蛋白，形成紫膜，紫 膜是细胞质膜的一部分
3、细胞质中含有胡萝卜素、菌红素，保护菌体
4、有气泡，调节浮力 5、RNA聚合酶AB’B’型 营养类型：化能异养，不发酵（好氧或兼性厌氧有关）
细胞封套：包括细胞壁、表面 层、鞘和荚膜，分为四种
a、细胞壁：G+产甲烷菌细胞壁结构
与G+真细菌相似。化学成分不同，不
含胞壁质（即不含二氨基庚二酸或胞 壁酸），而是假胞壁质或未硫酸化的
异多糖
1、产甲烷菌
b、G+炽热高温甲烷菌：细胞壁
外有一层六角形蛋白质亚基即S 层覆盖 c、G-产甲烷菌：无外膜，只有 一层S层(蛋白质亚基或糖蛋白
古细菌
广古菌门(Euryarchaeota)
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。
古菌域(Archaea)－广古菌门
盐杆菌纲(Halobacteria) 甲烷杆菌纲(Methanobacteria) 甲烷球菌纲(Methanococci) 甲烷微菌纲(Methanomicrobia) 甲烷火菌纲(Methanopyri) 古球状菌纲(Archaeoglobi) 热原体纲(Thermoplasmata) 热球菌纲(Thermococci)
产甲烷古菌可能是火星生命形式
一个美国科学家小组2005年12月5日报告说，他们 在格陵兰岛地下冰芯中发现了产甲烷古菌生存的证 据。科学家称，这种能在极端严酷条件下生存的微 生物有可能在火星上生存。
研究人员认为产甲烷古菌很可能存在于火星上，并 且是火星大气中甲烷的来源。为了验证这一设想他 们制造一台荧光探测仪，用来探测产甲烷古菌新陈 代谢时产生的微弱荧光，这台仪器能探测出每毫升 土壤或地层中存在的1个古菌，安装在新的火星车 上寻找火星生命。
1977年，C. R. Woese等人在用各种原核生物的16S rRNA进行分子进化研究时，发现一类能利用CO2和H2产
生甲烷的厌氧细菌（产甲烷菌Methanococcus）的rRNA
序列与一般细菌的十分不同，不同的程度比一般细菌的 rRNA序列与真核生物的rRNA序列的差异还要大。
原来被认为是细菌的甲烷球菌代表着一种既不同于真核生物, 也不同于细菌的生命形式。他们认为这是地球上的第三生命 形式,并命名为古细菌。进一步的研究确证了古细菌与真细 菌之间的重大差异，同时发现古细菌的一系列分子生物学和 细胞生物学特征与真核生物有不少相似之处。
古细菌
5/8/2014
5/8/2014
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. 《伯杰氏系统 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) 。
5/8/2014
1.3 产甲烷菌的化学组成 在化学组成上与其他细菌差距甚大。它的细胞 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。其细胞膜的主要成分为植烷醇基 甘油醚。
5/8/2014
1.4 产甲烷菌的生活环境 产甲烷菌主要生活在多水、缺氧的沼泽和湿地 等环境中。它们通过将CO2还原成CH4而获得能量 生长，电子供体仅限于H2、甲酸和CO。氨为唯一#43;泵作用 嗜盐菌的菌视紫素可强烈吸收 570nm 处的绿色 光谱区，菌视紫素的视觉色基(发色团) 通常以一 种全—反式结构存在于膜内侧。 当受光照时，分子中的生色团（一视黄醛）在 光刺激下产生快速的从全反结构到 13 顺结构的光 异构化过程。
5/8/2014
这种转型作用的结果使H+质子经转移到膜的外 面，然后通过热弛豫，历经一系列中间态再回到 基态 B，完成顺式状态又转换成更为稳定的全— 反式异构体的一次光循环。 这种循环，形成质膜上的H+质子梯度差，即H+ 泵，产生电化势，菌体利用这种电化势在ATP 酶 的催化下，进行ATP的合成，为菌体贮备生命活动 所需要的能量。
古细菌的研究进展
古细菌的研究进展古细菌（Archaea）是一类原核生物，与细菌（Bacteria）和真核生物（Eukarya）共同构成生命的三个域。
最早发现于20世纪70年代，由于其生态多样性和独特的生存环境，古细菌的研究引起了科学界的广泛兴趣。
本文将介绍古细菌的研究进展，主要包括其多样性、生态适应性以及潜在的应用价值。
首先，古细菌的多样性是近年来研究的重点之一、古细菌分布于各种极端环境，如热液喷口、盐湖、酸性矿泉等，这些环境对其他生命形式来说是极端的，但对古细菌来说却是其赖以生存的家园。
比如，热液喷口中的嗜热菌（Thermophiles）可以生存于高温水域（>80°C），耐辐射菌（Radiophiles）可以在高剂量辐射下存活，盐湖中的嗜盐菌（Halophiles）可以在高盐浓度环境中繁衍。
通过对这些极端环境中的古细菌进行研究，科学家们揭示了其独特的生态适应性。
其次，古细菌的生态适应性与其基因组特点密切相关。
近年来，通过对古细菌的全基因组测序和比较基因组学分析，科学家们发现古细菌拥有一系列适应极端环境的基因。
例如，热液喷口中的嗜热菌拥有独特的热稳定蛋白和热休克蛋白，使其可以在高温下保持生命活动；耐辐射菌则具有DNA修复和抗氧化系统，可以抵御辐射损伤；盐湖中的嗜盐菌则具有调节细胞内盐浓度的机制。
这些基因的发现不仅有助于揭示古细菌的生存方式，也为工业和医学等领域的应用提供了新的思路。
古细菌的研究还为科学家们提供了一扇了解早期生命进化的窗口。
根据生命在地球上出现的时间，细菌和古细菌是远古生命的代表。
相比于细菌，古细菌与真核生物更为相似，被认为是真核生物的祖先或近亲。
通过对古细菌的研究，科学家们试图揭示早期生命进化的过程和机制。
例如，古细菌的膜脂层结构与真核生物相似，通过对古细菌膜脂酯合成基因的研究，科学家们探索了早期生命进化中脂质合成的原理和机制。
此外，古细菌还具有潜在的应用价值。
古细菌的特殊生态适应性和基因组特点赋予其在环境修复、能源开发和药物研发等方面的潜在应用价值。
第二章原核微生物1古菌
2001年，古细菌域分类为泉古生菌门和广古生菌门。
（一）泉古生菌门
大多数泉古生菌极端嗜热、嗜酸，代谢硫。 大多生长在含硫地热水或土壤中。
其下有1纲3目、5科、22属，其代表属特征 见表2－1。
三、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义
极端微生物对极端环境有很强的适应性和需要性，对 极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限 条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。
环境工程中，在处理极端废水时，都要事先将极端废 水调整到合适的范围后再进行微生物处理。目前如果 缺少这些过程，往往不能获得满意的处理效果。
•嗜酸菌属也无细胞壁，质膜外有S层其形原菌呈不规则类球形，G-菌，由
蛋白亚单位组成细胞壁 极端嗜热，厌氧菌
⑤嗜热嗜酸菌
包括古生硫酸还原菌和极端嗜热菌 特点是：专性嗜热，好氧、兼性或严格厌氧，
G-菌，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，自氧或 异氧生长。大多数种是硫代谢菌。
2－4
产甲烷菌的细胞结构： 有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和
荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。 产甲烷菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性
菌。
产甲烷菌的培养方法：
由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培 养等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条 件、厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。
在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。 在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、 产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷， 这就是所谓的“沼气发酵”。
在这种喜欢盐分的方形细菌被发现２０多年后， 科学家最近终于在实验室中成功培养了它，方形细菌 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。研究方形细菌有可能为在这些天体上寻找生命提 供线索。
古细菌的概念
古细菌的概念古细菌是一类生物体，属于原核生物界中的一支，与细菌和真核生物一同构成生物界的三个主要分支。
虽然古细菌过去被认为是细菌的一部分，但现在已被确认为一个独立的生物类别。
古细菌的发现和研究，为科学家们带来了关于生命起源和进化的重要线索，也让我们对生命的多样性有了更深入的认识。
古细菌最早是在20世纪70年代由美国微生物学家卡尔·瓦欣克发现的。
当时，他在热泉中发现了一类形态独特的微生物，这些微生物的特点在形态和生理上都与细菌和真核生物有所不同，因此被称为古细菌。
瓦欣克的发现引起了科学界的广泛关注，并且为古细菌的研究打开了大门。
通过对古细菌的研究，科学家们发现了许多有趣的特点。
首先，古细菌在形态上与其他生物有着明显的区别。
它们的细胞壁结构和细胞膜组成都与细菌和真核生物不同，具有独特的脂肪酸组成和特殊的酶系统。
其次，古细菌具有很强的适应能力和抗逆能力。
它们可以生存在极端环境中，如高温、高压、高盐、低温等，这些环境对其他生物来说是致命的，但对古细菌来说却是它们生存的理想场所。
古细菌的这种适应能力使得科学家们开始研究古细菌在生物技术、环境修复和药物研发等方面的潜力。
古细菌的研究也为科学家们提供了关于生命起源和进化的重要线索。
根据一种学说，生命最早是在地球上的海洋中诞生的，而古细菌可能是最早出现的生物形式之一。
古细菌的化学组成和生理特点与地球早期的环境相适应，这使得科学家们推测古细菌可能是地球上最早的生物。
通过研究古细菌的基因组和生物化学反应，科学家们可以揭示生命起源和进化的一些奥秘。
此外，古细菌还具有重要的应用潜力。
由于其独特的生理特点和适应能力，古细菌的一些特殊酶系统被广泛应用于生物技术领域。
例如，一些古细菌酶可以在高温条件下工作，被用于在热带地区进行酶解作用。
另外，古细菌的一些代谢产物也具有药物研发和环境修复的潜力。
因此，对古细菌的研究不仅可以扩展我们对生命起源和进化的认识，还可以为生物技术和医药领域的发展做出贡献。
古细菌名词解释
古细菌名词解释古细菌（Archaea）是一类单细胞微生物，广泛存在于各种环境中，包括极端环境如高温泉、高盐湖和酸碱性环境等。
它们的名称源自于希腊语中“古老”一词，因为它们是地球上最早出现的生命形式之一，可以追溯到数十亿年前。
古细菌具有细胞壁、细胞膜和质粒等基本细胞结构，但在细胞壁的化学成分和细胞膜中的脂质组成上，与真细菌和真核生物有所不同。
古细菌细胞壁主要由蛋白质构成，而非多糖，这使得它们对于抗生素等常用于治疗细菌感染的药物具有耐受性。
另外，古细菌的细胞膜中的脂质结构也与真细菌和真核生物不同，这使得它们能够适应极端环境下的高温、高压、高盐浓度和酸碱度等条件。
古细菌可以根据它们对氧气的需求分为两类：厌氧古细菌和光合古细菌。
厌氧古细菌不能以氧气作为电子供体，它们通过其他可供氧的化合物如硫酸盐、甲烷和氢来产生能量。
光合古细菌则利用阳光作为能量来源进行光合作用，类似于植物中的光合作用。
古细菌在地球上的分布非常广泛，它们可以存在于极端环境中，如深海热液喷口、沸泉、温泉、盐湖和冰川等。
其中，一些极端嗜热古细菌（thermophile）可以在高温环境中生存，最适生长温度可达80至110摄氏度。
高温嗜盐古细菌（thermoacidophile）则可以在高温和酸碱度极端的环境中生存。
古细菌对于地球上的生态系统具有重要的作用。
它们参与了地球上一部分碳循环和氮循环，同时还起到了分解有机物质、产生气体和维持深海生态系统稳定性等重要功能。
此外，古细菌还具有许多具有潜在价值的应用，如生物技术、环境修复和制药等领域。
总的来说，古细菌是一类具有特殊生理适应性和生态功能的微生物，它们生存在极端环境中，对地球生态系统和人类利益都具有重要影响。
研究古细菌可以帮助我们更好地理解地球生命的起源、演化和适应性，同时也有助于开发出更多有益的应用。
古细菌名词解释
古细菌名词解释古细菌名词解释：生活在地球上古老的细菌。
包括藻类、菌类、原生动物和一些原生植物。
古细菌是第四纪生物群的重要组成部分，它们都有单细胞生命的特点，能适应多种生存条件。
根据形态结构、生理特性和化学成分，古细菌可分为三大类：即放射菌、蓝细菌和绿藻。
其中最典型的是生活在水域底部的蓝细菌。
它们具有鞭毛，可从水中吸取养料，与光合细菌互利共生，可使水中保持较高的氧气浓度。
蓝细菌在自然界中广泛分布，目前已知约有30个属，它们不仅能固定空气中的氮，还可以从磷酸盐的溶解中获得能量。
由于分子生物学的发展，人们认识到古细菌与现代微生物有很大差别，因而对它们进行了深入的研究。
三种常见类型的古细菌化石：海相、陆相和干旱陆相环境中的古细菌，一般认为是沿海浅滩潮间带生物尸体或腐烂的生物残体演变而来，这些生物尸体内含有蛋白质和脂肪，并且容易被溶解在水中的氧气所氧化，导致遗体迅速崩溃和氧化分解，形成了粘液状的腐殖质和灰色或褐色的有机质，从而形成化石。
陆相沉积岩的风化作用非常强烈，致使许多古细菌无法保存下来，有时只留下少量化石。
此外，埋藏在粘土、页岩和碳酸盐岩等化石层中的古细菌也难以形成化石。
20世纪70年代以来，大量的研究表明，一些古细菌不仅能在水体沉积物中生存，还能生活在基岩或者其他岩石的裂隙、空洞和缺口处，这些地方本来是缺乏氧气的环境，但是古细菌却能顽强地生活着，并且有些古细菌能够在有氧条件下繁殖，这些古细菌也称为古氧菌。
生物演化的主要线索之一就是从简单到复杂、从低级到高级，随着地球上生命的演化，细菌逐渐从海洋中扩散到陆地环境中，在古老的地层中发现了数十亿年前的化石记录，说明了细菌从原始的形态演变成为我们今天熟悉的形态。
但是在现代细菌的形态变异很快，同样是DNA复制这一基本步骤，就出现了许多差别： 20世纪70年代以来发现的一些古细菌，包括最早期的化能自养菌，其DNA复制是化能的，即通过化学反应来释放出能量;后来发现的一些古细菌，其DNA复制是光能的，这意味着这些细菌不需要氧气来获得能量。
第8节 古菌
20
16
极端嗜盐菌
在盐湖和晒盐场等高盐环境中普遍存在，在用晒制 粗盐腌制的食品中也常见。
极端嗜盐菌最少需要1.5mol/L(约9%)NaCl才能生长， 大多数种类最适生长的盐浓度为2-4mol/L(12%-25%)，所 有种类均能在5.5mol/L NaCl的饱和浓度下生长。
极端嗜盐古细菌的细胞呈杆状或球状，其主要特点 是细胞膜上存在着细菌视紫红质，它具有利用光能驱动 质子泵的作用，故极端嗜盐细菌可利用质子梯度所产生 的能量合成ATP。
• 化能无机营养型的菌以H2作能源。有的菌以H2作电子供体时可 以进行好氧生长。化能无机营养方式还包括：氧化H2或Fe2+，同 时还原NO3-，产生NO2-，最后形成N2或NH4+。
19
硫化叶菌——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，pH1-1.5。通 常为球状，但有的种具有垂叶。进行有氧代谢时将H2S或S氧化 成H2SO4，固定CO2作碳源。
嗜热变形杆菌
嗜热喜酸枝原体类菌 直径.02---5微米 分离自热泉
Pyrodictium occultum 最适生长温度105
菌体埋藏于糖蛋白中
三、细胞结构
在细胞的结构与功能上，古生菌既有类似真细菌之处， 也有类似真核生物之处，还具有一些自己独特的特点。
（一）细胞壁 具有与真细菌类似功能的细胞壁； 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大；
古细菌
是一类无细胞壁、嗜热、嗜酸、行好 氧化能有机营养的古细菌。目前已知只有 三个种。热原体的基因组极小，与其他原 核生物不同的是，其DNA周围裹有结合蛋 白，经氨基酸测序比较，其蛋白组分与真 核细胞核小体中的组蛋白有一定的同源性。
由于古细菌所栖息的环境与地球生命 起源初期的环境有许多相似之处，以及古 细菌中蕴藏着远多于真细菌和真核生物的、 未知的生物学过程和功能，所以深入研究 古细菌，不仅有助于阐明生命进化规律的 线索，而且有不可估量的生物技术开发前 景。
古细菌的特征 1. 细胞壁不含肽聚糖； 2. 细胞膜由独特的脂质构成，这些脂质在物 理特征、化学组成和链等方面与其他生物 大不相同； 3. 具有既不同于真细菌，也不同于真核生物 的16SrRNA序列特征； 4. 对抗生素的敏感性与真核生物相同，而与 真细菌不同。
古细菌的主要类群 （1）产甲烷古细菌 （2）极端嗜盐古细菌 （3）超嗜热古细菌 （4）热原体
是专性厌氧菌，生活于沼泽、污水、水 稻田、反刍动物的反刍胃等富含有机质且 严格无氧的环境中。 有18个属，自养或异养，能利用H2还原 CO2产生甲烷（CH4）。这类菌已用于污水 处理和沤肥，在将有机物转化为气体燃料 甲烷的过程中起重要作用。
生活于盐湖、盐田、死海及盐腌制品表面， 能够在盐饱和环境中生长，当盐浓度低于10％ 时不能生长。是严格好氧的化能异养菌，有8个 属。在厌氧光照条件下，有些菌株产生一种菌视 紫素嵌入细胞质膜中，成为紫膜，使菌体呈现红 紫色。紫膜能进行光合作用，将太阳能转换为电 能。利用紫膜的能量转换机制，有可能使紫膜成 为功能材料用于电子器件，作为生物计算机的光 开关、存储器等组装元件。
通常生存于含硫的热泉、泥潭、海底热溢口等 处。目前已分离到的超嗜热古细菌最适生长温度70105℃。有18个属，绝大多数专性厌氧，行化能有 机营养或化能无机营养，能代谢硫。这类菌的耐高 温酶类有很大的应用前景，如PCR技术中所使用的 Taq酶就是从水生嗜热菌（T.aquatics）中分离到 的，TaqDNA聚合酶的应用，明显提高了PCR的各 项性能，才使这一技术得到迅速发展和广泛的应用。
古菌——精选推荐
古菌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。
中文学名古菌别称古细菌、太古菌或太古生物界细菌界形态球形、杆状、螺旋形、耳垂形等细胞结构细胞壁不含二氨基庚二酸繁殖方式二分裂、芽殖生活习性生活在极端环境分类产甲烷菌嗜热嗜酸菌极端嗜盐菌目录1形态2细胞结构3代谢4繁殖方式5生活习性6分类▪泉古生菌门▪广古生菌门7发现8两种学说9三域学说10新挑战11争论1形态编辑古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不古菌规则形状、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。
2细胞结构编辑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。
革兰氏阴性古菌没有外膜，含蛋白质或糖蛋白亚基的表层，其厚度在20~40nm。
甲烷叶菌属、盐杆菌属和极端嗜热的硫化叶菌属、热变形菌属和热网菌属的细胞壁有糖蛋白；甲烷球菌属、甲烷微菌属、产甲烷菌属和极端嗜热的脱硫球菌属有蛋白质壁，蛋白质呈酸性。
古菌的细胞膜所含脂质与细菌的很不同，细菌的脂类是甘油脂肪酸酯，而古菌的脂质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。
古菌的细胞膜有两种：双层膜和单层膜。
3代谢编辑古菌在代谢过程中，有许多特殊的辅酶。
古菌因有5个类群，所以，它们的代谢呈多样性。
古菌中有异养型、自养型和不完全光合作用3种类型。
古菌多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。
古菌[1]4繁殖方式编辑古菌的繁殖方式有二分裂、芽殖。
古细菌1
特征 膜围细胞器 细胞核 内含子
细菌 无 无 无
生殖方式
古细菌 无性生殖
细菌 无性生殖（主要是二 分裂形式）
真核 大多为有性生殖， 也有无性生殖（如： 酵母菌） 真核生物的生存环 境很广泛，也是根 据不同真核生物的 代谢类型而有不同 的生存环境。
生存环境
目前发现的古细菌都 根据不同种细菌生存 生活在极端的环境中，环境也不同（如：厌 如（产甲烷菌、极端 氧型细菌生活在无氧 嗜盐菌和硫依赖嗜热 环境中，兼性厌氧型 菌等）。 细菌在无氧和有氧环 境中均可进行，而需 氧性细菌则必须在有 氧环境在才能生存）。 单个古菌细胞直径 在0.1到15微米之间， 有一些种类形成细胞 团簇或者纤维，长度 可达200微米。它们 可有各种形状，如球 形、杆形、螺旋形、 叶状或方形。
古菌通常对其它生物无害且未知有致单个古菌细胞直径在01到15微米之间有一些种类形成细胞团簇或者纤维长度可达200微米
定义1：常生活于热泉水、缺氧湖底、 热泉水、缺氧湖底、 热泉水 盐水湖等极端环境 极端环境中的原核生物 原核生物。具有 盐水湖 极端环境 原核生物 一些独特的生化性质，如膜脂由醚键 膜脂由醚键而 膜脂由醚键 不是酯键连接。在能量产生与新陈代谢 方面与真细菌有许多相同之处，而复制、 转录和翻译则更接近真核生物。古核生 物与真核生物可能共有一个由真细菌的 祖先歧化而来的共同祖先。 定义2：现今最古老的生物群，为地球 原始大气缺氧时代生存下来的活化石。
细胞壁：*古细菌细胞壁为蛋白质或假肽聚糖（肽聚糖类似物）； *细菌的细胞壁主要为肽聚糖，还有多糖类物质； * 真核生物的细胞壁为多糖或几丁质或无； 细胞膜：*古细菌细胞膜含有支链烃以及甘油醚键； * 细菌有些有荚膜（多糖类物质）在外表覆盖， 且细菌细胞膜主要由蛋白质和脂类，还有糖类组成； *真菌的细胞膜由直链脂肪酸和甘油分子以醚键相连构成 基因组成：*古细菌中有环状DNA分子，类组蛋白结合，存在质粒； 有关基因组成操纵子， 有些基因有intron结构； *细菌中环状DNA分子，类组蛋白结合，存在质粒；有关 基因组成操纵子个别基因有intron结构； *真核生物中线状DNA分子，与组蛋白结合；有关基因组 成操纵子基因有intron结构；
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。
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。
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。
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
1
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 。
2017/12/28
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）。
古细菌介绍
古细菌界古细菌界一类称为古细菌的有机体，与其他细菌（真细菌）一样不具有明确的细胞核，过去被一起归之于原核生物，以与有核的真核生物相区分。
古细菌界分为两种：嗜热细菌、嗜盐细菌。
1977年，美国伊斯诺斯大学进化学家卡尔·伍斯发现，古细菌与真细菌和真核生物都颇有差别，在分类学上似可单...【分类号】：Q913.84【DOI】：cnki:ISSN:10003185.0.1995-01-0131.嗜热细菌嗜热细菌只有在高温下才能良好地生长。
迄今为止已分离出50多种嗜热细菌。
在这些细菌中有一种最抗热的菌株（Phyolobous fumarii），在105℃繁殖率最高，甚至在高达113℃也能增殖。
深海极端嗜热和产甲烷细菌，备受人们关注，因为它位于生命进化系统树的根部附近，对它进行深入研究，可能有助于我们弄清世界上最早的细胞是如何生存的问题。
有人认为嗜热细菌生存的极限温度可能是150℃，若超过这一温度，无论哪种生命形式都不可避免地使维持DNA和其他重要的生命大分子完整性的化学键遭到破坏。
PCR（多聚酶链反应）中所使用的Taq酶就是从T.aquaticus嗜热细菌中分离到。
最近又从Pyrococcus furiosus分离一种Pfu聚合酶取代了Taq酶，Pfu酶在100℃时能最好地发挥作用。
2.嗜盐细菌它能在极端地盐环境下生长和繁殖，特别是在天然地盐湖和太阳蒸发盐池中生存。
由渗透势原理可知，高盐溶液中的细胞将失去更多的水分，成为脱水细胞。
而嗜盐细菌可产生大量的内溶质或保留从外部取得溶质的方式来维持自身的生存，如嗜盐杆菌（Halobacterium salinarum）在其细胞质内浓缩了高浓度氯化钾，其中有一种酶只有在高浓度的氯化钾中，才有活性，才能发挥其功能。
而与环境中盐类接触的盐杆菌，其细胞质中的蛋白质需要有高浓度的氯化钠才能发挥作用。
所谓古细菌就是远古时代特殊生态环境下生活的细菌，其生活习性和化学组成都很特殊。
古细菌名词解释
古细菌名词解释一种称为古细菌的类似细菌，在沉积岩里的条带状硅质岩层中发现。
细胞大小从几微米到数十微米。
没有核膜或核孔。
每个细胞含多种细菌，并且是许多其他生物(如酵母菌)的食物。
很多种古细菌能将有机物分解成无机物。
5亿年前，当人类还只是一个细胞的时候，我们的地球妈妈就已经诞生了。
在那个时候，地球表面还非常温暖潮湿。
由于地壳运动，山脉隆起，形成高原和峡谷，并产生了各种化石。
许多年以后，太阳发生了变化，地球被严寒的冰川覆盖着。
白天，气温非常低，太阳发出的热量不能使冰川融化；夜晚，气温非常低，放出的热量也不能把冰川溶化。
地球上的动植物都被冻死了，只有很少数能耐寒而生存下来。
但地球上仍然有少数细菌，它们不怕冷，躲在冰块下，靠吃掉动植物残体而生活。
如果用原子弹轰击这些细菌，有些细菌会被炸死，有些细菌不会被炸死，却被炸碎了。
于是，细菌就分散开来，变成了一些互相连接、松散堆积的“石头”。
细菌被压扁了，里面的细菌却没事，反而因为缺氧而大量繁殖起来。
它们的身体呈红色、褐色或黑色。
直到50亿年后的今天，这些细菌的化石依然保存得好好的。
经过研究，科学家发现了细菌化石里的秘密。
原来，这些细菌不怕冷，它们有一个共同特点：它们都是古细菌。
现在，科学家知道，地球形成后，大约在5亿年前，宇宙空间充满了氢气。
当时，地球正处在温暖的环境中。
地壳中的含氢化合物经过复杂的化学变化，最终形成了水。
地球是一个大磁场，它使宇宙中的电子也能够在地球表面流动，形成电流。
地球自转的速度很快，因此引力也很强。
强大的引力造成了局部地区高温、高压。
有些地方的高温、高压把这里的碳、氮、氢和氧等元素分解出来，这样就在地壳中留下了丰富的有机物质。
科学家发现，在地球形成后不久，大气里就出现了第一批细菌。
它们生活在火山附近，利用火山喷发出的炽热的气体作为养料，从而迅速繁殖起来。
经过50亿年的演变，这些细菌变成了形态各异、颜色鲜艳的细菌。
这就是最早的细菌。
细菌主要分布在哪儿呢？你可别小看它，它虽然很小，但它可是地球上不可缺少的东西，它能分解有机物，从而释放出二氧化碳和水，有了它，植物才能生长，才能进行光合作用。
- 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)。
古细菌
姓名：唐选盼学号：20092113310050 班级：09海科2班
定义
古细菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。
具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。
常生活于热泉水、缺氧湖底、盐水湖等极端环境中的原核生物。
具有一些独特的生化性质，如膜脂由醚键而不是酯键连接。
在能量产生与新陈代谢方面与真细菌有许多相同之处，而复制、转录和翻译则更接近真核生物。
古核生物与真核生物可能共有一个由真细菌的祖先歧化而来的共同祖先。
生存环境及形态
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
演化和分类
从rRNA演化树上，古菌分为两类，泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)。
另外未确定的两类分别由某些环境样品和2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种纳古菌门(Nanoarchaeum equitans)构成。
Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代。
这个假说反映在了“古菌”的名称中（希腊语archae为“古代的”）。
随后他正式称这三支为三个域，各由几个界组成。
这种分类后来非常流行，但远祖生物这种思想本身并未被普遍接受。
一些生物学家认为古菌和真核生物产生于特化的细菌。
古菌和真核生物的关系仍然是个重要问题。
除掉上面所提到的相似性，很多其他遗传树也将二者并在一起。
在一些树中真核生物离广古菌比离泉古菌更近，但生物膜化学的结论相反。
然而，在一些细菌，（如栖热袍菌）中发现了和古菌类似的基因，使这些关系变得复杂起来。
一些人认为真核生物起源于一个古菌和细菌的融合，二者分别成为细胞核和细胞质。
这解释了很多基因上的相似性，但在解释细胞结构上存在困难。
目前有22个古菌基因组已经完全结束了测序，另外15个的测序工作正在进行中。
代表性古细菌
极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。
如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，80℃以下即失活，德国的斯梯特（K. Stetter）研究组在
意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的J. A. Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中。
嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。
极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。
极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。
极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值8～10。
产甲烷菌（metnanogens）：是严格厌氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。
CO2+4H2→CH4+2H2O+能量，由于古细菌所栖息的环境和地球发生的早期有相似之处，如：高温、缺氧，而且由于古细菌在结构和代谢上的特殊性，它们可能代表最古老的细菌。
它们保持了古老的形态，很早就和其它细菌分手了。
所以人们提出将古细菌从原核生物中分出，成为与原核生物（即真细菌eubacteria）、真核生物并列的一类。
古菌、细菌和真核生物
在细胞结构和代谢上，古菌在很多方面接近其它原核生物。
然而在基因转录这两个分子生物学的中心过程上，它们并不明显表现出细菌的特徵，反而非常接近真核生物。
比如，古菌的转译使用真核的启动和延伸因子，且转译过程需要真核生物中的TA TA框结合蛋白和TFIIB。
古菌还具有一些其它特徵。
与大多数细菌不同，它们只有一层细胞膜而缺少肽聚糖细胞壁。
而且，绝大多数细菌和真核生物的细胞膜中的脂类主要由甘油酯组成，而古菌的膜脂由甘油醚构成。
这些区别也许是对超高温环境的适应。
古菌鞭毛的成分和形成过程也与细菌不同。
基於rRNA序列的系统发生树，显示了可明显区别的三支：细菌(Bacteria)、古菌(Archaea)和真核生物(Eukarya) 。
与真细菌主要区别
1．形态学上，古细菌有扁平直角几何形状的细胞，而在真细菌中从未见过。
2．中间代谢上，古细菌有独特的辅酶。
如产甲烷菌含有F420，F430和COM及B因数。
3．有无内含子(introns)上，许多古细菌有内含子。
4．膜结构和成分上，古细菌膜含醚而不是酯，其中甘油以醚键连接长链碳氢化合物异戊二烯，而不是以酯键同脂肪酸相连。
5．呼吸类型上，严格厌氧是古细菌的主要呼吸类型。
6．代谢多样性上，古细菌单纯，不似真细菌那样多样性。
7．在分子可塑性(molecular plasticity)上，古细菌比真细菌有较多的变化。
8．在进化速率上，古细菌比真细菌缓慢，保留了较原始的特性
古细菌的主要研究方向
古细菌的研究一般都会具体到某种古细菌，进而研究其相关的性质，下面举一些
1.产甲烷常温古细菌和嗜热古细菌代谢网络拓扑结构与功能间的关联性研究
2.菲厌氧降解对细菌和古细菌群落的影响
3.古细菌-硫细菌蛋白AF1514的纯化及晶体生长研究(英文)
4.采油废水缺氧处理体系细菌和古细菌丰度对比
5.古细菌极性脂质片段的提取和四醚脂质体的制备及稳定性研究。