水处理生物学-第三章ppt文档
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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、叶状或方形等。它们具有多种代谢类型。值得注意的是， 盐杆菌可以利用光能制造ATP，尽管古菌不能像其他利用光能的生 物一样利用电子链传导实现光合作用。
古菌的分类
按生活习性和生理特征分类 三类：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌
古细菌概念
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的区别。这两组 原核生物起初被定为古细菌(Archaebacteria)和真细菌 (Eubacteria)两个界或亚界。Woese认为它们是两支根本不 同的生物，于是重新命名其为古菌(Archaea)和细菌 (Bacteria)，这两支和真核生物(Eukarya)一起构成了生物 的三域系统。
亨氏甲烷螺菌
Methanospirillum hungatei
甲烷短杆菌属
Methanobrevibacter spp.
大部分的甲烷短杆菌生长于反刍动物、人类和其 它动物的肠道中, 或是腐朽的植物, 以及缺氧的废 水烂泥中。
M. smithii是唯一一种生长在人类肠道的甲烷短杆 菌 (图)。
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 在基因转录过程上，它们并不明显表现出细菌的特征，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TATA框结合蛋白和TFIIB(转录调节因子)。 古菌还具有一些其它特征。
与大多数细菌不同，它们的细胞壁缺少肽聚糖。（假肽聚糖，复 杂多糖）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。
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)
水处理生物学-第三章
本章内容
水处理生物学的研究对象和任务 生物的分类和命名 水处理相关的主要生物类别
微生物种类 微生物的特点 其他水生生物简介
三原界（三域）系统： 沃斯，1978 根据生物的16SrRNA碱 基序列，对生物进行划 分。
真细菌
古细菌
真核生物
产甲烷菌 极端嗜盐菌 极端嗜热菌 无细胞壁的古细菌
如： 热网菌（Pyrodictium）能够在高达 113℃的温度下生长。
古菌还广泛分布于各种自然环境中，土壤、
海水、沼泽地中均生活着古菌。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
隐蔽热网菌
物无害，且未知有致病古菌。
Pyrodictium occultum
原核细胞的核糖体较小, 沉降系数为70S（1S=10-13秒 ）
主要类群
1、产甲烷古菌 2、极端嗜盐古菌 3、还原硫酸盐古菌 4、无细胞壁古菌——热原体 5、嗜热嗜酸菌
1、产甲烷古菌
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。 细胞结构包括：细胞封套（细胞壁、表面层、鞘和荚
美国黄石公园的间歇泉中漂流的彩色的古细菌
古菌是最古老的生命体，如果将地球约46 亿年的年龄比作一年，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 的事。
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。
产甲烷古菌是一种极其古老的微生物，能在无氧、无阳 光的条件下生存，借助化学反应的能量或地热等进行新陈 代谢，甲烷是其代谢产物。研究人员分析从格陵兰岛地下 3千多米深处采集的冰芯样本底部，发现其中甲烷浓度异 常高，而周围大致同一深度却只有少量产甲烷古菌生存。 研究人员认为，冰芯中的高浓度甲烷应该就是漫长年代中 积累的产甲烷古菌的代谢产物，他们分析这些产甲烷古菌 的代谢速率后发现古菌已在地下生存了10万年之久，在地 下3千多米的严酷环境下产甲烷古菌的代谢极其缓慢，它 们产生的甲烷却逐渐积累起来。
《伯杰氏系统细菌学手册》（第三卷）， 将古菌分为五大群。
P32
进化和分类
从rRNA进化树上，古菌分为两类：
广古菌(Euryarchaeota) 泉古菌(Crenarchaeota)
另外未确定的两类分别是：
初古菌门(Korarchaeota) 纳古菌(Nanoarchaeum equitans)
膜）、细胞膜、细胞质和核质。
产甲烷菌的培养方法 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
可进行分装厌氧培养基，倒制 平板，离心厌Fra Baidu bibliotek微生物收集菌体， 对氧敏感的酶的分离纯化等
厌氧培养箱
嗜热自养甲烷杆菌
Methanobacterium thermoautotrophicum
0.2 - 1.0 mm x 1.2 - 120 mm Optimum temperature ranges from 35 - 70oC Cells stain Gram negative
由50S大亚基和30S小亚基50S大亚基含有34种不同的蛋白 质和两种RNA分子，相对分子质量大的rRNA的沉降系数 为23S，相对分子质量小的rRNA为5S。30S小亚基含有21 种蛋白质和一个16S的rRNA分子。
真核细胞核糖体的沉降系数为80S，大亚基为60S，小亚基为 40S。在大亚基中，有大约49种蛋白质，另外有三种 rRNA∶28S rRNA、5S rRNA和5.8S rRNA。小亚基含有 大约33种蛋白质，一种18S的rRNA
古菌的分类
按生活习性和生理特征分类 三类：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌
古细菌概念
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的区别。这两组 原核生物起初被定为古细菌(Archaebacteria)和真细菌 (Eubacteria)两个界或亚界。Woese认为它们是两支根本不 同的生物，于是重新命名其为古菌(Archaea)和细菌 (Bacteria)，这两支和真核生物(Eukarya)一起构成了生物 的三域系统。
亨氏甲烷螺菌
Methanospirillum hungatei
甲烷短杆菌属
Methanobrevibacter spp.
大部分的甲烷短杆菌生长于反刍动物、人类和其 它动物的肠道中, 或是腐朽的植物, 以及缺氧的废 水烂泥中。
M. smithii是唯一一种生长在人类肠道的甲烷短杆 菌 (图)。
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 在基因转录过程上，它们并不明显表现出细菌的特征，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TATA框结合蛋白和TFIIB(转录调节因子)。 古菌还具有一些其它特征。
与大多数细菌不同，它们的细胞壁缺少肽聚糖。（假肽聚糖，复 杂多糖）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。
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)
水处理生物学-第三章
本章内容
水处理生物学的研究对象和任务 生物的分类和命名 水处理相关的主要生物类别
微生物种类 微生物的特点 其他水生生物简介
三原界（三域）系统： 沃斯，1978 根据生物的16SrRNA碱 基序列，对生物进行划 分。
真细菌
古细菌
真核生物
产甲烷菌 极端嗜盐菌 极端嗜热菌 无细胞壁的古细菌
如： 热网菌（Pyrodictium）能够在高达 113℃的温度下生长。
古菌还广泛分布于各种自然环境中，土壤、
海水、沼泽地中均生活着古菌。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
隐蔽热网菌
物无害，且未知有致病古菌。
Pyrodictium occultum
原核细胞的核糖体较小, 沉降系数为70S（1S=10-13秒 ）
主要类群
1、产甲烷古菌 2、极端嗜盐古菌 3、还原硫酸盐古菌 4、无细胞壁古菌——热原体 5、嗜热嗜酸菌
1、产甲烷古菌
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。 细胞结构包括：细胞封套（细胞壁、表面层、鞘和荚
美国黄石公园的间歇泉中漂流的彩色的古细菌
古菌是最古老的生命体，如果将地球约46 亿年的年龄比作一年，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 的事。
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。
产甲烷古菌是一种极其古老的微生物，能在无氧、无阳 光的条件下生存，借助化学反应的能量或地热等进行新陈 代谢，甲烷是其代谢产物。研究人员分析从格陵兰岛地下 3千多米深处采集的冰芯样本底部，发现其中甲烷浓度异 常高，而周围大致同一深度却只有少量产甲烷古菌生存。 研究人员认为，冰芯中的高浓度甲烷应该就是漫长年代中 积累的产甲烷古菌的代谢产物，他们分析这些产甲烷古菌 的代谢速率后发现古菌已在地下生存了10万年之久，在地 下3千多米的严酷环境下产甲烷古菌的代谢极其缓慢，它 们产生的甲烷却逐渐积累起来。
《伯杰氏系统细菌学手册》（第三卷）， 将古菌分为五大群。
P32
进化和分类
从rRNA进化树上，古菌分为两类：
广古菌(Euryarchaeota) 泉古菌(Crenarchaeota)
另外未确定的两类分别是：
初古菌门(Korarchaeota) 纳古菌(Nanoarchaeum equitans)
膜）、细胞膜、细胞质和核质。
产甲烷菌的培养方法 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
可进行分装厌氧培养基，倒制 平板，离心厌Fra Baidu bibliotek微生物收集菌体， 对氧敏感的酶的分离纯化等
厌氧培养箱
嗜热自养甲烷杆菌
Methanobacterium thermoautotrophicum
0.2 - 1.0 mm x 1.2 - 120 mm Optimum temperature ranges from 35 - 70oC Cells stain Gram negative
由50S大亚基和30S小亚基50S大亚基含有34种不同的蛋白 质和两种RNA分子，相对分子质量大的rRNA的沉降系数 为23S，相对分子质量小的rRNA为5S。30S小亚基含有21 种蛋白质和一个16S的rRNA分子。
真核细胞核糖体的沉降系数为80S，大亚基为60S，小亚基为 40S。在大亚基中，有大约49种蛋白质，另外有三种 rRNA∶28S rRNA、5S rRNA和5.8S rRNA。小亚基含有 大约33种蛋白质，一种18S的rRNA