古菌及极端微生物(高教课堂)
古菌及极端微生物知识讲解共54页
பைடு நூலகம்
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
古菌及极端微生物知识讲解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
fungi
4、溶酶体
Lysosymes
单层膜
内含多种酸性水解酶 功能是细胞内消化Βιβλιοθήκη 5、微体microbody
单层膜包裹、内含多种酸性水解酶
主要功能是使细胞免受H2 O2毒害，
并
能氧化分解脂肪酸等
6、线粒体 两层膜
mitochondria
外形和大小酷似杆菌
每个细胞有数百到数千个 功能是把蕴藏在有机物中的化学 潜能转化成生命活动所需能量
种类：据1982年的资料，已知的 酵母有56属，500多种。酵 母菌 与人类的关系极其密切。
分布及与人类的关系
1、多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”。
如水果、蔬菜、叶子、树皮等处，及葡萄园和果园土壤中等。 2、重要的微生物资源；
酵母菌是人类的第一种“家养微生物”
3、重要的科研模式微生物； 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）第一个完成全基因组 序列测定的真核生物（1997） 4、有些酵母菌具有危害性； 有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病
产甲烷细菌的结构
• 细胞壁无胞壁质特征而富含各种表层蛋白。含有 假胞壁质。 • 假胞壁质与细菌的胞壁质在化学结构上有区别： 假胞壁质肽链上为 L- 氨基酸，糖链为 N- 乙酰 D- 葡萄糖胺和N- 乙酰 -L- 塔罗糖胺糖醛酸主要 以β（ 1 ， 3 ）糖苷键连接，少部分为β（ 1 ， 4 ）糖苷键。
6、线粒体
Mitochondrial Structure Mitochondrial Structure (cont.)
7、叶绿体
chloroplast
双层膜包裹、只存在于绿色植物的细胞中 具有光合作用
Internal Structure of Chloroplast
古菌及极端微生物PPT文档共54页
Байду номын сангаас
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
古菌及极端微生物
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
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。
古菌的形态-概述说明以及解释
古菌的形态-概述说明以及解释1.引言1.1 概述古菌（Archaea）是一类广泛存在于地球上的微生物，其独特的形态和生态特征引起了科学界的广泛关注。
与细菌和真核生物不同，古菌形态多样，常常具有一些特殊的形态结构。
古菌最初被认为是细菌的一类，但随着对古菌的深入研究，人们逐渐认识到了古菌与细菌和真核生物的差异。
在形态上，古菌与细菌有相似之处，但也有许多独特的形态特征。
古菌的细胞壁通常由多聚糖和蛋白质复合物组成，这与细菌和真核生物的细胞壁组成不同。
古菌的形态结构包括球形（球菌）、杆状、盘状、螺旋状等多种形态，而且古菌在形态上的变化还可能随着环境的变化而发生。
古菌的形态多样性与其生活环境密切相关。
古菌广泛存在于各种极端环境中，如高温泉水、盐湖、沼泽等，这些环境对古菌的生长和繁殖提出了极高的要求，也促使了古菌形态的多样性产生。
例如，一些生活在高温环境中的古菌具有耐热的特点，它们通常具有球形或杆状的形态，以减少热量的散失。
而一些生活在酸性环境或高盐浓度环境中的古菌，则可能具有不同于前述的其他形态。
古菌的形态对其生存与适应具有重要意义。
形态特征可以帮助古菌适应不同的环境条件，比如通过控制细胞壁的渗透性、调节细胞内外物质的交换等方式来维持生命活动。
此外，古菌的形态还可能与其功能和生物学特性密切相关，如一些球形古菌常常形成聚集体，从而形成一定的社会行为。
因此，对古菌形态的深入研究不仅有助于加深对古菌生物学特性的理解，还可能为科学家们提供新的研究方向和思路。
总之，古菌的形态多样且与环境密切相关。
对古菌形态特征的研究有助于揭示其适应极端环境的机制，进一步深化对古菌生物学特性的认识。
在未来的研究中，我们有望通过深入挖掘古菌形态与其生活环境、生理功能的关系，为我们理解生命的多样性和适应能力提供更多的启示。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：正文部分包括古菌的基本特征和生活环境介绍。
在2.1节中，我们将介绍古菌的基本特征，包括其细胞结构、细胞壁组成、染色体特征等。
古菌及极端微生物
引言：古菌及极端微生物是一类独特的微生物，在极端环境下生存和繁殖。
它们在地球上存在的时间非常长，在生物多样性和生态系统功能中起着重要的作用。
本文将继续探讨古菌及极端微生物的特点、分布、适应机制和应用前景。
概述：古菌是一类与真菌和细菌有着显著的差异的生物群体，其细胞结构和组成都与真核生物类似。
而极端微生物则广泛存在于地球上各种极端环境中，如高温、高压、酸碱度极端等。
它们表现出了适应这些恶劣条件的独特特性，对于我们研究生物学和地球科学都有着重要的意义。
正文：一、古菌和极端微生物的特点1.古菌的细胞结构a.古菌细胞壁的组成和特点b.古菌细胞膜的特殊性质c.古菌细胞核的结构和功能d.古菌细胞质的特征2.极端微生物的生态学特点a.极端温度下的微生物b.高盐度环境中的微生物c.高压环境下的微生物d.酸碱度极端条件下的微生物二、古菌和极端微生物的分布1.古菌在地球上的分布情况a.古菌的发现历史b.古菌在极端环境中的分布c.古菌在非极端环境中的分布2.极端微生物的地理分布a.极端温度下的分布情况b.高盐度环境中的分布情况c.高压环境下的分布情况d.酸碱度极端条件下的分布情况三、古菌和极端微生物的适应机制1.古菌的热稳定酶及其他适应机制a.热稳定酶的特点和功能b.其他适应极端温度的机制2.极端微生物的适应机制a.高盐度环境下的适应机制b.高压环境下的适应机制c.酸碱度极端条件下的适应机制四、古菌和极端微生物的应用前景1.生物技术领域的应用a.古菌在酶工程中的应用b.极端微生物的生物催化剂应用2.能源开发利用的应用a.古菌在生物燃料领域的应用b.极端微生物在地热能开发利用中的应用五、总结：古菌及极端微生物作为一类特殊的微生物群体，具有独特的细胞结构、生态学特点和适应机制。
它们的分布广泛，发挥着重要的生态学和生物技术应用价值。
因此，进一步研究古菌及极端微生物的特性和机制，不仅可以加深我们对生命的认识，还能为生物技术的发展和环境资源的利用提供新的思路和方法。
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。
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 。
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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）。
11古菌及极端微生物
气体，对全球气候变暖的 增温作用大约占15%，其 相对二氧化碳的增温效应 值为19。
1.甲烷古菌（又称甲烷菌）可以释放出
甲烷气，它可以生存在极端的环境，包 含了地底深处、沙漠、海洋深处、火山 或地热区、盐湖或盐海、地球以外的星 球等。就目前所知道的、可以在这么极 端的环境下活下来的生物，全部都是有 着上千万年以上的太古生物，其中有甲 烷菌。 2.甲烷菌只需二氧化碳和氢气就能生存， 但只要一遇到氧气就会死亡，它能适应 摄氏2度至115度，和淡水到高盐环境， 并且经过甲烷化过程产生能量；
Deinococcus peraridilitoris球菌是耐辐射球 菌一个鲜为人知的亲戚，被称之为地球上最强 悍的细菌，曾入选《吉尼斯世界纪录大全》。 据悉，这种球菌能够经受住寒冷、真空、干旱 和辐射考验。其强大生存能力的关键在于拥有 多个基因组拷贝。
图片展示的是在红海附近盐滩发现的细菌 Haloquadratum walsbyi。这一地区含盐度 极高，能够幸存下来可谓一个奇迹。方形超扁 平古细菌Haloquadratum walsbyi之所以能 够在这种恶劣条件下生存，是因为它们的表面 体积比是所有地球生物中最高的，能够有效阻 止因所在地区含盐度过高慢慢萎缩。
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。
今后对产甲烷菌的研究
可以主要集中在以下3个方面 1.通过改进极端环境微生物分类鉴定技 术，发现更多产甲烷菌的类群； 2.对产甲烷菌特征基因及其与代谢的关 系进行更加细致的研究； 3.对产甲烷菌群与其它微生物的协同消 化有机物的代谢进行研究，为环境的生物 治理和生物能源的开发提供理论依据.
(环境工程微生物学)3古菌
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古菌在污水处理中还具有抗毒性，能 够在高毒性环境下存活并保持活性， 提高污水处理系统的稳定性。
有机废弃物降解
古菌在有机废弃物降解中具有重要作用，能够利用各种有机废弃物作为碳源和能源。
古菌能够降解纤维素、木质素等难降解的有机物质，提高有机废弃物的资源化利用 率。
古菌在有机废弃物堆肥中也有应用，能够加速有机物质的分解，缩短堆肥周期，提 高堆肥质量。
02
古菌的特性与生态
古菌的形态与结构
古菌形态多样，包括球形、杆形和螺 旋形等。
古菌染色体的结构也较为特殊，呈高 度浓缩状态。
古菌细胞壁组成特殊，与细菌和真核 生物不同，主要成分为肽聚糖和脂多 糖。
古菌的生理特性
古菌能够耐受极端环 境，如高温、高压、 高盐、低氧等。
古菌的代谢途径独特， 能够降解多种有机物 和有毒物质。
古菌对未来生态环境的挑战与应对
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全球气候变化
随着全球气候变化加剧，古菌在碳循环和温室气 体排放方面的作用将更加突出，对未来生态环境 产生重要影响。
生态平衡维护
古菌在维护生态平衡方面也具有重要作用，如促 进物质循环和能量流动，维持生态系统的稳定性 和多样性。
应对策略
针对古菌对未来生态环境的影响，需要加强基础 研究和应用研究，制定科学合理的管理策略和措 施，以应对未来环境挑战。
古菌资源开发与利用
古菌资源
古菌是地球上最早的生命形式之 一，具有独特的生理和代谢特性，
是生物资源的重要组成部分。
开发潜力
古菌在极端环境如高温、高压、 高盐和高酸碱度条件下生存，具 有特殊的适应机制和代谢途径，
具有很高的开发潜力。
利用价值
古细菌的介绍及其与真细菌的比较
古细菌的介绍及其与真细菌的比较**** ***** ********·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），是一类多生活在极端的生态环境中的特殊细菌。
·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。
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。
·代表性古细菌极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。
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。
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7
甲烷短杆菌
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)。
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8
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。
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14
蒙牛澳亚示范牧场沼气发电综合利用工程
沼 气 在 发 电 方 面 的 应 用
工程位于内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔县盛乐经济园区（
蒙牛总部），工程采用高浓度畜禽废弃物高效厌氧消化技术处
理牧场存栏10000头奶牛的鲜牛粪280 t/d，尿及冲洗废水360
t/d，日产沼气10000m3/d，日发电20000 kW·h/d; 年减排COD
生物处理的优越性，。利用嗜冷产甲烷菌实
现低温厌氧生物处理过程，可从本质上突破
低温厌氧工艺的技术瓶颈，进而大大拓展厌
氧生物处理技术的应用范围并降低废水处理
的成本。
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16
2酿酒工业上的应用
泸州老窖古酿酒窖池群是全国重点文物保护单位， 自公元1573年开始酿造浓香型曲酒一直延续至今.
80年代首次从泸州老窖泥中分离出氢营养型 的布氏甲烷杆菌CS菌株，揭示了酿酒窖池是 产甲烷古菌存在的又一生态系统
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甲烷是地球上主要的温室 气体，对全球气候变暖的 增温作用大约占15%，其 相对二氧化碳的增温效应 值为19。
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1.甲烷古菌（又称甲烷菌）可以释放出 甲烷气，它可以生存在极端的环境，包 含了地底深处、沙漠、海洋深处、火山 或地热区、盐湖或盐海、地球以外的星 球等。就目前所知道的、可以在这么极 端的环境下活下来的生物，全部都是有 着上千万年以上的太古生物，其中有甲 烷菌。
窖泥中栖息的产甲烷古菌既是生香功能菌，又是 标志老窖生产性能的指示菌.
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17
3产甲烷菌在煤层气开发中的应用
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
古菌及极端微生物
2014.3.12
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1
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。
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2
最适生 活温度 80－ 105，
9125 t，CO2当量2.4万t，TN 487 t，TP 96 t。沼渣沼液供周
边约10万亩牧草种植地利用。该工程是目前我国最大的牛场粪
污处理沼气发电工程。 藤蔓课堂
15
产甲烷杆菌的应用前景
1废水处理
现有的厌氧生物处理工艺大多要求在中温
或高温的范围内进行，通常要对废水与废物
进行加热，这种作法消耗能源，削弱了厌氧
具有独
特的细 胞结构。
隐蔽热网菌 Pyrodictium occultum
藤蔓课堂
3
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。隐蔽热网菌藤即蔓课生堂 活于其中。
沼 气 在 养 殖 业 的 应 用
工程位于云南省洱源县，整个工程由农业部沼气科学研究所设计与 启动调试。工程采用高浓度畜禽废物高效厌氧消化技术处理200头 奶牛产生的鲜牛粪3.46 t/d，尿及冲洗废水4.2 t/d，年产沼气约 7.3万m3，沼气作为生活用能集中供给当地70多户村民和养殖场职 工使用
安徽怀宁：沼气“点亮”新家园
怀宁县积极推行无公 害化畜牧养殖，引导 规模养殖场、养殖大 户大力发展沼气工程 ，，现已建设户用沼 气池6600口，节柴灶 2000个。图为该县平 山镇牧之金养殖场的 工人正在往大型沼气 池里装运原料。
藤蔓课沼堂 气在养殖业的应用 13
云南洱源县三营镇太阳能加热中温发酵沼气站
4
黑烟囱是由海底地壳的裂缝制造的，大
量溶解了地底金属元素和硫化物的液体
从裂缝中喷出之后，一遇到冰冷的海水
就形成了浓密的黑色烟雾。
藤蔓课堂
5
嗜热微生物酶类工业应用实例
嗜热性蛋白酶、淀粉酶及糖化酶已经
在食品加工中发挥了重要作用。例如：
用淀粉生产高果糖时，普通的葡萄糖
异构酶在中温条件下催化果糖产量很
少，而提高温度将催化果糖的生产。
氏甲烷杆菌; (f)黑海甲烷藤袋蔓课状堂 菌.
Байду номын сангаас11
.产甲烷菌代谢途径
产甲烷菌生活在厌氧条件下，它们通 过甲烷的生物合成形成维持细胞生存所 需的能量。在产甲烷菌中存在原核细胞 和真核细胞所共有的糖酵解途径，三羧 酸循环、氨基酸和核苷酸代谢。产甲烷 菌是自养型的生物，它能利用环境中的 化学能。因而产甲烷菌中发现了许多无 机物进入细胞所需的通道蛋白，产甲烷 菌是目前发现唯一藤蔓能课堂固氮的古细菌。 12
目前，已从嗜热的Thermologa中分
离出一种超高温嗜热的木糖异构酶，
这种酶也能把葡萄糖转化为果糖，这
样，就能在高温的条件下进行果糖的
生产，从而提高果糖的产量。
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古菌的分布
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。古菌通常对其它生物无害， 且未知有致病古菌。
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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。
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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
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.
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今后对产甲烷菌的研究
可以主要集中在以下3个方面 1.通过改进极端环境微生物分类鉴定技 术，发现更多产甲烷菌的类群； 2.对产甲烷菌特征基因及其与代谢的关 系进行更加细致的研究； 3.对产甲烷菌群与其它微生物的协同消 化有机物的代谢进行研究，为环境的生物 治理和生物能源的开发提供理论依据.