古菌及极端微生物知识讲解

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 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.
3产甲烷菌在煤层气开发中的应用
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.
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。
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 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。
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 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。
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。
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。
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
蒙牛澳亚示范牧场沼气发电综合利用工程
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。 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。
因此包括了球形、杆形、螺旋形、长丝 状等不同形态。
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 氏甲烷杆菌; (f)黑海甲烷袋状菌.
.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 菌是目前发现唯一能固氮的古细菌。
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。
古菌及极端微生物
2014.3.12
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。
最适生 活温度 80－ 105， 具有独 特的细 胞结构。
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。
沼气在养殖业的应用
云南洱源县三营镇太阳能加热中温发酵沼气站
沼 气 在 养 殖 业 的 应 用
M. smithii是唯一一种生长在人类肠道的甲烷 短杆菌 (图)。
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。
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，
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。
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。
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作用，在煤层 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.