第十三章 海洋微生物的基础知识解析
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放线菌多为陆源， ②芽孢杆菌
36
2，革兰氏阴性菌
G-多存在于海水中，海洋生物肠道中，好氧 或兼性厌氧，是海洋化能异养原核生物中 最大且最多样的一类，常见有假单胞菌、 弧菌、螺旋菌、柔膜菌等
37
三、真核微生物 真核微生物特点 （一）微藻 （二）化能异养微生物 1，原生动物 2，真菌
38
四、病毒 1，病毒：动植物病毒、噬菌体 2，病毒与海洋微生物生态系统 ①海洋碳素循环中的作用 ②控制海洋微生物种群和数量
15
③嗜酸古菌应用 湿法冶金 重金属污染废水、土壤的净化
Leabharlann Baidu16
3，产甲烷古菌 （1）产甲烷菌的发现 （2）产甲烷菌的分类 ①最适生长温度分 ②营养类型分：H2\CO2营养型、乙酸营养型
、甲基化合物营养型（甲醇、甲基胺、甲 基硫）
17
（3）产甲烷菌的生化机制
18
（4）产甲烷菌的应用 废弃物厌氧消化 高浓度有机废水处理 沼气发酵
19
二、细菌 细菌结构特点
20
微生物基本营养类型
21
（一）光能自养菌 光合作用
CO2+H2A→光 （CH2O）+2A+H2O
电子受体 电子供体
22
23
1，不产氧光合细菌
紫细菌（变形菌）、绿细菌 硫细菌电子供体：H2S, S, SO32+ 非硫细菌电子供体：H2, CH3CHOHCH3,
CH3CHOHCOOH 特点： ①厌氧或兼性厌氧 ②光合色素为细菌叶绿素
4
(2)古菌在海洋中分布生活环境 ①传统观点 ②古菌在海洋分布的影响因素
5
（3）古菌细胞结构
①细胞形态：球、杆、螺旋 ②细胞结构：具备原核细胞的特性 具有细胞壁的古菌在细胞壁之外具有独特
的外膜表面结构 独特的核糖体、独特的细胞壁和质膜
6
1，嗜盐古菌 ①嗜盐微生物分类
7
②嗜盐菌嗜盐机制 嗜盐古菌细胞壁成分 嗜盐古菌可以调节渗透压 嗜盐古菌的酶在低盐中变性失活 紫膜的H+泵作用和排盐作用
24
2，产氧光合菌 蓝细菌、原绿菌 电子供体：H2O 特点： ①好氧 ②固氮作用 ③光合色素为叶绿素
25
3，光能自养细菌的应用 （1）作为单细胞蛋白在养殖上的应用 光合细菌菌体无毒，富含营养物质，蛋白
质含量高达60 -65 ，还含有多种B族维生素 及泛酸、叶酸、辅酶Q等生理活性物质。
26
(2) 在农业上的应用 ①固氮，增加土壤肥力 ②降解农药残留、硫化氢和胺类有毒物质 ③具有一定抗动植物病虫害能力
30
（5）光合细菌在其他领域的应用 ①天然色素提取 ②光合细菌微生态保健制剂
31
（二）化能自养细菌 1，硝化细菌
32
33
2，硫化细菌
34
3，甲烷氧化细菌
（CH2O）n产甲烷菌
甲烷氧化细菌
CH4
CO2
35
（三）化能异养细菌 1，革兰氏阳性菌 G+多存在于海洋沉积物和海洋共生系统中。 ①放线菌具有丰富的次级代谢产物，海洋中
45
第三节 海洋微生物在海洋物质循 环中的作用
一、海洋微生物生境 1，微生物次级生产 2，物质循环中的作用：物质生物泵
病毒
CO2
自养菌 浮游植物
DOC
异养菌
POC
原生动物
动物
46
47
三、氮素循环
同化
1，基本模式：
无机氮 分解
有机氮
同化：多发生在Euphotic zone
浮游植物 N2
固氮菌
NH4- Gln或Glu合成酶
、其它抗细菌试剂、抗真菌试剂。
43
（三）海洋微藻的分离 1.样品采集 浮游微藻：过滤； 附着微藻：动植物表面、口腔滤器等、非生
命基质表面 沉积微藻：海底沉积物中
44
2，培养基要求 通常在天然的海水中经常或多或少的缺乏
一些藻类所需的营养物质，需要大量藻类 就不能方接用它作培养基。与淡水藻类相 比，海洋藻类的培养比较难， ①海水：加入有机缓冲剂，金属螯合剂， ②低硬度琼脂 ③维生素 ④在琼脂中加入表面活性剂（吐温、Triton）
8
③嗜盐菌的应用 嗜盐菌处理含盐有机工业废水 嗜盐菌在盐田中的应用 制作光电元件
9
2，嗜热酸古菌 （1）嗜热古菌 ①嗜热古菌分类 中度嗜热菌 嗜热菌 超嗜热菌
10
②嗜热机理 细胞膜中脂类物质 嗜热菌蛋白和酶的动态平衡学说 嗜热菌蛋白质肽链氨基酸组成 嗜热菌蛋白中的空间相互作用 嗜热菌蛋白或酶的化学修饰 核酸的耐热机理
27
（3）在废水处理上的应用 光合菌能耐受紫外线、高盐、氰、酚、氯、
重金属等具有毒性的物质，可以在比较恶 劣的环境下发挥其处理有机废水的作用。
28
（4）在新能源生产中的应用 氢酶：2H+ + Dred → H2 + Dox
29
固氮酶：N2 + 8 H+ + 8 e− + 16 ATP → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
11
③嗜热古菌应用 嗜高温酶在工业中的应用 发酵工业 微生物采油 高温废水处理
12
（2）嗜酸古菌 ①嗜酸菌分类 根据最适生长温度分 跟据碳源分
13
A，化能自养嗜酸菌
B，化能异养嗜酸菌
14
②抗性机理 A，嗜酸机理：细胞膜上的脂类物质 B，耐重金属离子机理： 具有重金属离子主动排出的机制 通过特殊蛋白结合重金属离子降低毒性 调节蛋白结构使对重金属离子不敏感 特殊的转化重金属离子成无毒价态的酶
第十三章 海洋微生物的基 础知识
1
第一节 海洋微生物的种类
一、海洋古菌 （1）古菌分类 ①海洋浮游古菌 浮游古菌分布 浮游古菌种类、数量
2
②海洋沉积物中古菌 研究方法：核酸杂交、PCR扩增 种群和数量丰富度
3
③海洋附着或寄、共生古菌 我国南海海绵体内共生古菌分离出8株古菌
，分属5个属，与当前基因库中收录的古菌 16S rDNA序列比较，相似性均不超过90%.
39
第二节 海洋微生物的分离方法
一、取样 1，准备 ①灭菌取样工具和容器 ②低温设备 ③样品采集原则
40
二、海洋微生物的分离纯化
关键因素：分离培养基成分和培养条件 ①培养基：营养、选择压力 ②培养条件：温度、时间、酸度、盐度、氧
浓度、压力、光照
41
（一）海洋细菌和放线菌的分离
42
（二）海洋真菌的分离 1，样品采集 2，样品保存 3，分离培养基配置 ①通用培养基 ②选择压力：低pH(3-5），有机酸，抗生素
Gln或Glu
分解：多发生在Aphotic zone
异养
硝化
微生物
细菌
PON
DON
反硝化
细菌
NO3-
N2
48
硝化作用;
Step 1 氨氧化: NH3 + 1½ O2 → NO2- + H+ + H2O Step 2 亚硝酸氧化: NO2- + 1½ O2 → NO3-
36
2，革兰氏阴性菌
G-多存在于海水中，海洋生物肠道中，好氧 或兼性厌氧，是海洋化能异养原核生物中 最大且最多样的一类，常见有假单胞菌、 弧菌、螺旋菌、柔膜菌等
37
三、真核微生物 真核微生物特点 （一）微藻 （二）化能异养微生物 1，原生动物 2，真菌
38
四、病毒 1，病毒：动植物病毒、噬菌体 2，病毒与海洋微生物生态系统 ①海洋碳素循环中的作用 ②控制海洋微生物种群和数量
15
③嗜酸古菌应用 湿法冶金 重金属污染废水、土壤的净化
Leabharlann Baidu16
3，产甲烷古菌 （1）产甲烷菌的发现 （2）产甲烷菌的分类 ①最适生长温度分 ②营养类型分：H2\CO2营养型、乙酸营养型
、甲基化合物营养型（甲醇、甲基胺、甲 基硫）
17
（3）产甲烷菌的生化机制
18
（4）产甲烷菌的应用 废弃物厌氧消化 高浓度有机废水处理 沼气发酵
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二、细菌 细菌结构特点
20
微生物基本营养类型
21
（一）光能自养菌 光合作用
CO2+H2A→光 （CH2O）+2A+H2O
电子受体 电子供体
22
23
1，不产氧光合细菌
紫细菌（变形菌）、绿细菌 硫细菌电子供体：H2S, S, SO32+ 非硫细菌电子供体：H2, CH3CHOHCH3,
CH3CHOHCOOH 特点： ①厌氧或兼性厌氧 ②光合色素为细菌叶绿素
4
(2)古菌在海洋中分布生活环境 ①传统观点 ②古菌在海洋分布的影响因素
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（3）古菌细胞结构
①细胞形态：球、杆、螺旋 ②细胞结构：具备原核细胞的特性 具有细胞壁的古菌在细胞壁之外具有独特
的外膜表面结构 独特的核糖体、独特的细胞壁和质膜
6
1，嗜盐古菌 ①嗜盐微生物分类
7
②嗜盐菌嗜盐机制 嗜盐古菌细胞壁成分 嗜盐古菌可以调节渗透压 嗜盐古菌的酶在低盐中变性失活 紫膜的H+泵作用和排盐作用
24
2，产氧光合菌 蓝细菌、原绿菌 电子供体：H2O 特点： ①好氧 ②固氮作用 ③光合色素为叶绿素
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3，光能自养细菌的应用 （1）作为单细胞蛋白在养殖上的应用 光合细菌菌体无毒，富含营养物质，蛋白
质含量高达60 -65 ，还含有多种B族维生素 及泛酸、叶酸、辅酶Q等生理活性物质。
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(2) 在农业上的应用 ①固氮，增加土壤肥力 ②降解农药残留、硫化氢和胺类有毒物质 ③具有一定抗动植物病虫害能力
30
（5）光合细菌在其他领域的应用 ①天然色素提取 ②光合细菌微生态保健制剂
31
（二）化能自养细菌 1，硝化细菌
32
33
2，硫化细菌
34
3，甲烷氧化细菌
（CH2O）n产甲烷菌
甲烷氧化细菌
CH4
CO2
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（三）化能异养细菌 1，革兰氏阳性菌 G+多存在于海洋沉积物和海洋共生系统中。 ①放线菌具有丰富的次级代谢产物，海洋中
45
第三节 海洋微生物在海洋物质循 环中的作用
一、海洋微生物生境 1，微生物次级生产 2，物质循环中的作用：物质生物泵
病毒
CO2
自养菌 浮游植物
DOC
异养菌
POC
原生动物
动物
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47
三、氮素循环
同化
1，基本模式：
无机氮 分解
有机氮
同化：多发生在Euphotic zone
浮游植物 N2
固氮菌
NH4- Gln或Glu合成酶
、其它抗细菌试剂、抗真菌试剂。
43
（三）海洋微藻的分离 1.样品采集 浮游微藻：过滤； 附着微藻：动植物表面、口腔滤器等、非生
命基质表面 沉积微藻：海底沉积物中
44
2，培养基要求 通常在天然的海水中经常或多或少的缺乏
一些藻类所需的营养物质，需要大量藻类 就不能方接用它作培养基。与淡水藻类相 比，海洋藻类的培养比较难， ①海水：加入有机缓冲剂，金属螯合剂， ②低硬度琼脂 ③维生素 ④在琼脂中加入表面活性剂（吐温、Triton）
8
③嗜盐菌的应用 嗜盐菌处理含盐有机工业废水 嗜盐菌在盐田中的应用 制作光电元件
9
2，嗜热酸古菌 （1）嗜热古菌 ①嗜热古菌分类 中度嗜热菌 嗜热菌 超嗜热菌
10
②嗜热机理 细胞膜中脂类物质 嗜热菌蛋白和酶的动态平衡学说 嗜热菌蛋白质肽链氨基酸组成 嗜热菌蛋白中的空间相互作用 嗜热菌蛋白或酶的化学修饰 核酸的耐热机理
27
（3）在废水处理上的应用 光合菌能耐受紫外线、高盐、氰、酚、氯、
重金属等具有毒性的物质，可以在比较恶 劣的环境下发挥其处理有机废水的作用。
28
（4）在新能源生产中的应用 氢酶：2H+ + Dred → H2 + Dox
29
固氮酶：N2 + 8 H+ + 8 e− + 16 ATP → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
11
③嗜热古菌应用 嗜高温酶在工业中的应用 发酵工业 微生物采油 高温废水处理
12
（2）嗜酸古菌 ①嗜酸菌分类 根据最适生长温度分 跟据碳源分
13
A，化能自养嗜酸菌
B，化能异养嗜酸菌
14
②抗性机理 A，嗜酸机理：细胞膜上的脂类物质 B，耐重金属离子机理： 具有重金属离子主动排出的机制 通过特殊蛋白结合重金属离子降低毒性 调节蛋白结构使对重金属离子不敏感 特殊的转化重金属离子成无毒价态的酶
第十三章 海洋微生物的基 础知识
1
第一节 海洋微生物的种类
一、海洋古菌 （1）古菌分类 ①海洋浮游古菌 浮游古菌分布 浮游古菌种类、数量
2
②海洋沉积物中古菌 研究方法：核酸杂交、PCR扩增 种群和数量丰富度
3
③海洋附着或寄、共生古菌 我国南海海绵体内共生古菌分离出8株古菌
，分属5个属，与当前基因库中收录的古菌 16S rDNA序列比较，相似性均不超过90%.
39
第二节 海洋微生物的分离方法
一、取样 1，准备 ①灭菌取样工具和容器 ②低温设备 ③样品采集原则
40
二、海洋微生物的分离纯化
关键因素：分离培养基成分和培养条件 ①培养基：营养、选择压力 ②培养条件：温度、时间、酸度、盐度、氧
浓度、压力、光照
41
（一）海洋细菌和放线菌的分离
42
（二）海洋真菌的分离 1，样品采集 2，样品保存 3，分离培养基配置 ①通用培养基 ②选择压力：低pH(3-5），有机酸，抗生素
Gln或Glu
分解：多发生在Aphotic zone
异养
硝化
微生物
细菌
PON
DON
反硝化
细菌
NO3-
N2
48
硝化作用;
Step 1 氨氧化: NH3 + 1½ O2 → NO2- + H+ + H2O Step 2 亚硝酸氧化: NO2- + 1½ O2 → NO3-