水处理生物学-第三章ppt课件.ppt
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1、水处理生物学给排水教研室 陈战利SCHOOL OF CIVIL ENGINNEERING AND ARCHITECTRUE Chapter3.古菌本章内容n 水处理生物学的研究对象和任务n 生物的分类和命名n 水处理相关的主要生物类别q 微生物种类q 微生物的特点q 其他水生生物简介6/5/2023 3 n 三原界(三域)系统:沃斯,1978 根据生物的16SrRNA 碱基序列,对生物进行划分。真细菌古细菌真核生物6/5/2023 4 产甲烷菌极端嗜盐菌极端嗜热菌无细胞壁的古细菌美国黄石公园的间歇泉中漂流的彩色的古细菌6/5/2023 5 古菌是最古老的生命体,如果将地球约46亿年的年龄比作一
2、年,那么古菌早在3月20日就出现了,而人类诞生不过是12月31日的事。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。如:热网菌(Pyrodictium)能够在高达113 的温度下生长。隐蔽热网菌Pyrodictium occultum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。6/5/2023 6 原核细胞的核糖体较小,沉降系数为70S(1S=10-13秒)由50S大亚基和30
3、S小亚基50S大亚基含有34种不同的蛋白质和两种RNA分子,相对分子质量大的rRNA的沉降系数为23S,相对分子质量小的rRNA为5S。30S小亚基含有21种蛋白质和一个16S的rRNA分子。真核细胞核糖体的沉降系数为80S,大亚基为60S,小亚基为40S。在大亚基中,有大约49种蛋白质,另外有三种rRNA 28SrRNA、5SrRNA和5.8SrRNA。小亚基含有大约33种蛋白质,一种18S的rRNA6/5/2023 7 古细菌概念n 1977年由CarlWoese和GeorgeFox提出的,原因是它们在16SrRNA的系统发生树上和其它原核生物的区别。这两组原核生物起初被定为古细菌(Arc
4、haebacteria)和真细菌(Eubacteria)两个界或亚界。Woese认为它们是两支根本不同的生物,于是重新命名其为古菌(Archaea)和细菌(Bacteria),这两支和真核生物(Eukarya)一起构成了生物的三域系统。6/5/2023 8 n 在细胞结构和代谢上,古菌在很多方面接近其它原核生物。然而在基因转录过程上,它们并不明显表现出细菌的特征,反而非常接近真核生物。比如,古菌的转译使用真核的启动和延伸因子,且转译过程需要真核生物中的TATA框结合蛋白和TFIIB(转录调节因子)。古菌还具有一些其它特征。n 与大多数细菌不同,它们的细胞壁缺少肽聚糖。(假肽聚糖,复杂多糖)而且
5、,绝大多数细菌和真核生物的细胞膜中的脂类主要由甘油酯组成,而古菌的膜脂由甘油醚构成。这些区别也许是对超高温环境的适应。古菌鞭毛的成分和形成过程也与细菌不同。n 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、叶状或方形等。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。6/5/2023 9 古菌的分类按生活习性和生理特征分类三类:产甲烷菌,嗜热嗜酸菌,极端嗜盐菌 伯杰氏系统细菌学手册(第三卷),将古菌分为五大群。P326/5/20
6、23 10 进化和分类 n 从rRNA进化树上,古菌分为两类:q 广古菌(Euryarchaeota)q 泉古菌(Crenarchaeota)n 另外未确定的两类分别是:q 初古菌门(Korarchaeota)q 纳古菌(Nanoarchaeumequitans)6/5/2023 11 广古菌门(Euryarchaeota)n 包含了古菌中的大多数种类,包括了经常能在动物肠道中发现的产甲烷菌、在极高盐浓度下生活的盐杆菌、一些超嗜热的好氧和厌氧菌,也有海洋类群。在16S rRNA系统发育树上,它们组成一个单系群。6/5/2023 12 古菌域(Archaea)广古菌门n 盐杆菌纲(Halobac
7、teria)n 甲烷杆菌纲(Methanobacteria)n 甲烷球菌纲(Methanococci)n 甲烷微菌纲(Methanomicrobia)n 甲烷火菌纲(Methanopyri)n 古球状菌纲(Archaeoglobi)n 热原体纲(Thermoplasmata)n 热球菌纲(Thermococci)6/5/2023 13 主要类群n 1、产甲烷古菌n 2、极端嗜盐古菌n 3、还原硫酸盐古菌n 4、无细胞壁古菌热原体n 5、嗜热嗜酸菌6/5/2023 14 1、产甲烷古菌n 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。n 产甲烷细菌是都能产生甲
8、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。n 细胞结构包括:细胞封套(细胞壁、表面层、鞘和荚膜)、细胞膜、细胞质和核质。6/5/2023 15 产甲烷菌的培养方法专性厌氧,需要在特殊环境下操作;目前最好的是厌氧手套箱厌氧培养箱 可进行分装厌氧培养基,倒制平板,离心厌氧微生物收集菌体,对氧敏感的酶的分离纯化等6/5/2023 16 嗜热自养甲烷杆菌Methanobacterium thermoautotrophicum q 0.2-1.0 mmx1.2-120 mmq Optimumtemperaturerangesfrom35-70oCq CellsstainGramneg
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