古细菌

古细菌

一、定义

古细菌(archaeobacteria)（又名古生菌、古菌、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。

二、代表性古细菌

极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。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。

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

嗜热细菌：嗜热细菌只有在高温下才能良好地生长。

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。

三、古细菌实例

（一）、Pyrodictium热网菌

1、分类：

菌科、热网菌属

2、特性：

细胞盘状，直径0.3～2.5μm，厚约0.2μm。形

成中空纤维，直径0.04～0.08μm，将细胞联成网络。革

兰氏染色阴性，不运动。它是从意大利一处海底火山口附

近的硫磺矿区分离到的一种极端嗜热菌，同时也是是迄今

所知嗜热性最强的细菌。该处的海床由热矿沉积物和被硫

覆盖的洞隙组成，海床上不断喷射出热海水和火山气。海

床的温度为103℃。Pyrodictium生长的温度范围85～

110℃，最适生长温度为105℃；pH值范围5～7；对盐

分的适应范围很广，为1.2%～12%，最适盐度为1.5%；严格化能无机营养型，利用

H2和元素硫形成大量的H2S；严格厌氧，暴露在氧气下，数分钟后即失活。该菌在保

持H2/CO2气相条件、并供给硫的人工合成海水中能够生存，在培养过程中，加入酵

母浸出液和蛋白胨可刺激其生长。

3、应用：

（1）、可用于细菌浸矿、石油及煤炭的脱硫。

（2）、降解有机物：嗜热真菌通常存在于堆肥、干草堆和碎木堆等高温环境中，有助

于一些有机物的降解。

（3）、净化废水废渣：利用嗜热菌对废水废料进行厌氧处理，可提高反应速度，消灭

污水污物中的病原微生物。

（4）、发酵：在发酵工业中，可以利用其耐高温的特性，提高反应温度，增大反应速

度，减少中温型杂菌污染的机会。

（5）、产生酶制剂：嗜热菌可用于生产多种酶制剂，例如纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、

脂肪酶、菊糖酶等，由这些微生物中产生的酶制剂具有热稳定性好、催化反应

速率高，易于在室温下保存。嗜热菌研究中最引人注目的成果之一就是将水生

栖热菌中耐热的Taq DNA聚合酶用于基因的研究和遗传工程的研究以及基因

技术的广泛应用中。

（二）、Halobacterium dachaidancnsis sp. nov.大柴旦盐杆菌

1、分类Array古菌界、广古菌门、盐杆菌纲、嗜盐菌目、盐杆菌科、

盐杆菌属

2、特性

这是从青海省大柴旦盐湖及塘沽晒盐池中分离到的

极端嗜盐杆菌.。其中F3及F5两株菌在15-25%NaCl的

培养基中生长, 最适NaCl浓度为10%，低于12%不生长。

两株菌的细胞壁中不含二氨基庚二酸，细胞膜内含有具甘

油二醚键的不皂化性磷酸甘油醚衍生物，均产色素.。F3

及F5两株菌均为好气菌，不运动，单个，革兰氏阴性杆

菌。细胞大小分别为1-1.5 X 2.5-3.5 micrometer (F3) 及

0.6-0.7 X 1.7-4.2 micrometer (F5)。在牛奶-盐-琼脂上的

菌落呈圆形，边缘整齐，表面光滑。F3菌株的菌落中间略有突起，朱红色，直径约1mm；

F5菌株的菌落扁平，浅粉至淡红色，直径约1.5mm。两株菌生长的最适温度为37-45'C，

由硝酸盐产生亚硝酸盐并产气，由色氨酸产生吲哚，但不产H2S，不代谢糖类及醇类。不具

有氧化酶，尿酶及精氦酸双解酶。但F3菌株具有过氧化氢酶.，因此，将这两株菌定为盐杆

菌属(Halobacterium) 中的两个新种，F3菌株命名为大柴旦盐杆菌(Halobacterium

dachaidanensis sp. nov.)，F5 菌株命名为塘沽盐杆菌(Halobacterium tangguensis sp.

nov.)。

3、应用

大多数嗜盐菌是异养型的，经好氧途径利用有机物产生ATP。当氧含量低时，有些菌

株可利用阳光进行光合作用，在它们的细胞膜上形成特殊的斑片状的紫膜（细菌视紫红质）。

紫膜具有质子泵的作用，也起排盐作用。目前正设法利用这种机制来制造生物能电池和海水

淡化装置。并发现它还可能替代计算机中的芯片。