核微生物之蓝细菌和古菌.ppt
第一篇第二章 原核微生物之蓝细菌和古菌,蓝细菌（Cyanobacteria),1、概念 也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algae)，是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子受体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。古老的生物，使46亿年前的地球由无氧环境转为有氧环境。固氮作用能有效利用氮气在污水处理、水体自净中起着积极作用。可作为水体富营养化的指示生物。,2、特性,1）分布极广,从热带到两极，从海洋到高山，到处是它们的踪迹，土壤、岩石，甚至树皮上都能成片生长,2)形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态,2、特性,颤蓝细菌属,单岐蓝细菌属,念珠蓝细菌属,微囊蓝细菌属,链杆状,丝状聚合体,球状（正在分裂）,蓝细菌的形态,不同形态的蓝细菌,3）细胞中含叶绿素a,进行产氧型光合作用；4）具有原核生物的典型的细胞结构：细胞核无核膜，不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性；5）光能自养型生物，营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源，多数能固氮，其异型细胞是进行固氮的场所；6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力；7）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动；8）许多种类细胞质中有气泡，使菌体飘浮，保持在光线最充足的地方以利于光合作用。,2、特性,危害：容易引起水花的蓝细菌包括微囊藻和腔球藻、鱼腥藻、水华束丝蓝细菌,危害：蓝细菌造成无锡太湖区水华,爆发原因,蓝藻爆发成因为富营养化。过量的养分主要来自于以下这些源头：1.化肥流失，化肥是很多富营养化区域的主要养分来源，例如在密西西比河流域，67的氮流入水体，随之流入墨西哥湾，波罗的海和太湖中超过50%的氮也来自化肥的流失。2.生活污水，包括人类的生活废水和含磷清洁剂。3.畜禽养殖，畜禽的粪便含有大量营养废物如氮和磷，这些元素都能导致富营养化。4.工业污染，包括化肥厂和废水排放。5.燃烧矿物燃料，在波罗的海中约30%的氮，在密西西比河中约13%的氮来源于此,蓝细菌代表菌螺旋藻,螺旋藻,螺旋藻作为地球上最古老的植物，是目前所知营养成分最全面、最均衡的食品之一，被联合国粮食组织誉为“二十一世纪理想的食品”。它含有丰富的蛋白质、氨基酸、多糖、不饱和脂肪酸、胡罗卜素、藻篮等多种维生素、矿物质和微量元素。1克螺旋藻的营养成分相当于1000克各类蔬菜总和，其蛋白质的含量是大豆、鸡蛋的五倍，是大米的十倍、鱼肉的三倍。目前国内外生产营养品用的品种有：钝顶螺旋藻和极大螺旋藻。,古生菌（Archaea),古菌或古生菌,真核生物,古生菌,二、细胞形态古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、不规则形、多形态，有的很薄，扁平，有些具有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞，有的以单个细胞存在，有的呈丝状体或团聚体。其直径大小一般在0.115um，丝状体长度有200um.,古生菌的细胞形态,从热泉中分离的火山热原体（Thermoplasma volcanium)(投影技术）,隐蔽热网菌（扫描电镜下的形态）,古菌的细胞形态,三、细胞结构,一）细胞壁,四、其他特点,代谢 古菌在代谢过程中有许多特殊的辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、P420、P430等。古菌因有五个类群，所以，他们的代谢呈多样性；,呼吸类型 它们多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。Woese认为古菌没有严格的好氧型，没有完全的光合型；,繁殖速度 古菌的繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢；,生活习性 大多数古菌生活在极端环境，如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对厌氧的环境。它有特殊的代谢途径，有的古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。,五、古菌的分类 三类:按照古菌的生活习性和生理特性，古菌可分有三大类型：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌(Halophiles).五群:在伯杰氏系统细菌学手册(第三卷)中，将古菌分为五大群：群1、产甲烷古菌；群2、古生硫酸盐还原菌；群3、极端嗜盐菌；群4、无细胞壁古生菌；群5、极端嗜热硫代谢菌。,嗜盐古生菌的栖息地,菌紫质作为光感受器，利用光合成ATP，可成为生物芯片，用于制作生物计算机的光开关、储存器等,紫膜光合磷酸化（photophosphorylation by purple membrance）,细胞壁,红 膜,顺式,膜外,膜内,紫膜,反式,H+,H+,紫膜光合磷酸化,古细菌、真细菌和真核生物的差异,六、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义,1、古菌多为嗜极为生物，对极端环境（酸、碱、高盐、热、冷、高压等环境）具有很好的适应性和需要性。2、环境工程涉及的极端性质的废水，如高盐废水（化工、发酵工业废水）、酸性废水（味精废水pH=23，合成制药废水pH=4)、碱性废水（造纸废水pH=14）、极毒重金属废水、低温废水、高温废水等，以及极高浓度的有机废水，几乎涵盖了自然极端环境的所有恶劣条件，用古菌处理可以降低投资成本、节省运行费用、节约能源、提高处理效率等方面发挥积极的作用。,
