神奇的蓝细菌.ppt

原核微生物的分类和鉴定原核微生物的分类和鉴定 及应用 地球上的物种估计大约有150万，其中微生物超过10万种，而且其数目还在不断增加。命名命名(nomenclature)：是根据命名法规，给每一个分类群一个是根据命名法规，给每一个分类群一个专有的名称；专有的名称；鉴定鉴定(identification或或determination)：借助于现有的微生物借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确定未知的、或新发现的、或未分类系统，通过特征测定，确定未知的、或新发现的、或未明确分类地位的微生物所应归属分类群的过程。明确分类地位的微生物所应归属分类群的过程。分类分类(classification)：根据一定的原则对微生物进行分群归类，根据一定的原则对微生物进行分群归类，根据相似性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群的特征根据相似性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群的特征进行描述，以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定进行描述，以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定；一、分类单元及其等级一、分类单元及其等级 界界（Kingdom）(Regnum)门门（Phylum）(Phylum)纲纲（Class）(Classis)目目（Order）(Ordo)科科（Family）(Familia)属属（Genus）(Genus)种种（Species）(Species)二、生物的界级分类学说二、生物的界级分类学说 两界系统 三界系统 四界系统 五界系统 六界系统 蓝细菌蓝细菌（CyanobacteriaCyanobacteria）蓝细菌蓝细菌也称蓝藻或蓝绿藻（也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algae），），是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素绿素a a（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核生物。大型原核生物。1.概概 念念 以前曾归于藻类，以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有因为它和高等植物一样具有光和色素光和色素 -叶绿素叶绿素a a，能进行产氧型光合作用。能进行产氧型光合作用。2.特特 性性 1 1）分布极广；）分布极广；从热带到两极，从海洋到高山，到处都有它从热带到两极，从海洋到高山，到处都有它们的踪迹。土壤、岩石、以至在树皮或其它物体们的踪迹。土壤、岩石、以至在树皮或其它物体上均能成片生长。上均能成片生长。许多蓝细菌生长在池塘和许多蓝细菌生长在池塘和 湖泊中，在夏、秋两季大湖泊中，在夏、秋两季大 量繁殖，并形成胶质团浮量繁殖，并形成胶质团浮 于水面，形成于水面，形成“水华水华”，使，使 水体变色。水体变色。2 2）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；3 3）细胞中含有叶绿素）细胞中含有叶绿素a a，进行产氧型光合作用；进行产氧型光合作用；蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个产氧的蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个产氧的 光合生物，对地球上从无氧到有氧的转变、真核生物光合生物，对地球上从无氧到有氧的转变、真核生物 的进化起着里程碑式的作用。的进化起着里程碑式的作用。4 4）具有原核生物的典型细胞结构：）具有原核生物的典型细胞结构：细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸 和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。5 5）营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或）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，其异形细胞氨作为氮源，多数能固氮，其异形细胞（heterocystheterocyst）是进行固氮的场所。是进行固氮的场所。6 6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。强的抗干旱能力。7 7）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。避运动。8 8）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。保持在光线最充足的地方，以利光合作用。3.构构 造造 蓝细菌构造与蓝细菌构造与G G细菌细菌相似：细胞壁双层，含肽聚糖。相似：细胞壁双层，含肽聚糖。水生种类在其壁外还有水生种类在其壁外还有粘质糖被或鞘粘质糖被或鞘 细胞质周围有复杂的光合色素层细胞质周围有复杂的光合色素层类囊体类囊体 藻胆素藻胆素 叶绿素叶绿素a a 能固定能固定COCO2 2的的羧酶体羧酶体 水生性种类的细胞中常有水生性种类的细胞中常有气泡气泡 作碳源营养的作碳源营养的糖原、糖原、PHBPHB 用作氮源营养的用作氮源营养的蓝细菌肽蓝细菌肽 贮存磷的贮存磷的聚磷酸盐聚磷酸盐 含有两只多个双键的含有两只多个双键的不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸 一类辅助光合色素一类辅助光合色素 细胞壁细胞壁 7070S S核糖体核糖体 气泡气泡 核糖体核糖体 浆膜浆膜 浆膜浆膜 脂质颗粒脂质颗粒 聚磷酸盐聚磷酸盐 蓝细菌肽蓝细菌肽 细胞壁细胞壁 藻蓝蛋白藻蓝蛋白 糖原糖原 藻蓝蛋白藻蓝蛋白 类囊体类囊体 羧酶体羧酶体 类囊体类囊体 羧酶体羧酶体 核区核区 4.类类 群群 由二分裂形成的单细胞由二分裂形成的单细胞 由复分裂形成的单细胞由复分裂形成的单细胞 有异形胞的菌丝有异形胞的菌丝 无异形胞的菌丝无异形胞的菌丝 分枝状菌丝分枝状菌丝 5.细胞的特化形式细胞的特化形式（1 1）异形胞（）异形胞（heterocystheterocyst）存在于丝状生长种类中形大、壁厚、专司固氮存在于丝状生长种类中形大、壁厚、专司固氮功能的细胞。功能的细胞。Eg.Eg.鱼腥蓝细菌属鱼腥蓝细菌属（AnabaenaAnabaena）和和念珠蓝细菌属念珠蓝细菌属（Nostoc Nostoc）等。等。（2 2）静息孢子（）静息孢子（akineteakinete）形大、壁厚、色深的休眠细胞，富含贮藏物，能抵形大、壁厚、色深的休眠细胞，富含贮藏物，能抵御干旱等不良环境。御干旱等不良环境。Eg.Eg.鱼腥蓝细菌属鱼腥蓝细菌属（AnabaenaAnabaena）和和念珠蓝细菌属念珠蓝细菌属（Nostoc Nostoc）等。等。（3 3）链丝段（）链丝段（hormogoniumhormogonium）又称连锁体或藻殖段，是由长细胞链断裂而成又称连锁体或藻殖段，是由长细胞链断裂而成的短链段，具有繁殖功能。的短链段，具有繁殖功能。（4 4）内孢子）内孢子 少数种类在细胞内形成许多球形或三角形的内少数种类在细胞内形成许多球形或三角形的内孢子，待成熟后即可释放，具有繁殖作用。孢子，待成熟后即可释放，具有繁殖作用。Eg.Eg.管胞蓝细菌属（管胞蓝细菌属（ChamaesiphonChamaesiphon）。6.蓝细菌与人类的关系蓝细菌与人类的关系（1 1）重大的经济价值）重大的经济价值 具有固氮能力，是良好的绿肥具有固氮能力，是良好的绿肥 Eg.Eg.满江红鱼腥蓝细菌（满江红鱼腥蓝细菌（Anabaena azollaeAnabaena azollae）食用种类食用种类 Eg.Eg.发菜念珠蓝细菌（发菜念珠蓝细菌（Nostoc flagelliformeNostoc flagelliforme）普通木耳念珠蓝细菌（普通木耳念珠蓝细菌（N.commune or N.commune or 葛仙米、地耳）葛仙米、地耳）盘状螺旋蓝细菌（盘状螺旋蓝细菌（Spirulina platensisSpirulina platensis）最大螺旋蓝细菌（最大螺旋蓝细菌（S.maximaS.maxima）（2 2）危害）危害 海水海水“赤潮赤潮”和湖泊和湖泊“水华水华”的元凶，给的元凶，给渔业和养殖业带来严重危害。渔业和养殖业带来严重危害。少数种类可产生诱发人类肝癌的毒素少数种类可产生诱发人类肝癌的毒素 Eg.Eg.微囊蓝细菌属（微囊蓝细菌属（MicrocystisMicrocystis）蓝细菌是最早的蓝细菌是最早的光合放氧生物光合放氧生物，对地，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。了巨大的作用。有不少蓝藻（如鱼腥藻）可以直接有不少蓝藻（如鱼腥藻）可以直接固定大固定大气中的氮气中的氮（原因：含有固氮酶，可直接进（原因：含有固氮酶，可直接进行生物固氮），以提高土壤肥力，使作物行生物固氮），以提高土壤肥力，使作物增产。增产。还有的还有的蓝藻为人们的食品蓝藻为人们的食品，如著名的发菜，如著名的发菜和普通念珠藻（地木耳）、和普通念珠藻（地木耳）、螺旋藻螺旋藻等。等。蓝细菌是全世界公认为最有开发前途的微生物藻蓝细菌是全世界公认为最有开发前途的微生物藻类，它被视为一种快速的营养来源。所生产的蛋白质类，它被视为一种快速的营养来源。所生产的蛋白质是相同土地面积上种植大豆所得蛋白质量的是相同土地面积上种植大豆所得蛋白质量的20倍倍。它。它含有含有-次亚麻油酸次亚麻油酸(gamma-linolenic acid，GLA)、亚、亚麻油酸麻油酸(linoleic acid)、花生四烯酸、花生四烯酸(arachidonic acid)、高量的维他命高量的维他命B12(是健康红血球所需要的，素食者尤是健康红血球所需要的，素食者尤需补充需补充B12)、高量的铁质、高量的铁质、60-70%的蛋白质、蓝色素的蛋白质、蓝色素(藻青素，藻青素，phyco-cyanin)，此色素能提高患有肝癌的实，此色素能提高患有肝癌的实验老鼠之存活率。验老鼠之存活率。几年前，人们发现有几种蓝细菌能自然产生链烷几年前，人们发现有几种蓝细菌能自然产生链烷烃，烃，链烷烃是汽油、柴油的主要成分，许多生物都可链烷烃是汽油、柴油的主要成分，许多生物都可自行产生。日前，美国研究人员通过基因工程方法对自行产生。日前，美国研究人员通过基因工程方法对大肠杆菌进行了改造，可使其大肠杆菌进行了改造，可使其免去产生生物燃料的中免去产生生物燃料的中间步骤间步骤，直接使用简单的，直接使用简单的糖或者杂草糖或者杂草生成链烷烃。到生成链烷烃。到目前为止，研究人员使用一个目前为止，研究人员使用一个1000升的示范发酵罐，升的示范发酵罐，获得了获得了10升链烷烃。升链烷烃。http:/ 目前，最有希望的火目前，最有希望的火星拓展细菌是蓝细菌，现星拓展细菌是蓝细菌，现已证实蓝细菌能幸存于欧已证实蓝细菌能幸存于欧洲“洲“BIOPAN”平台和国际平台和国际空间站“空间站“EXPOSE”平台的平台的 真空环境中。英国开放大学地理微生物学家查尔斯真空环境中。英国开放大学地理微生物学家查尔斯-科克尔说：“这些微生物能够完全承受异常恶劣科克尔说：“这些微生物能够完全承受异常恶劣的环境，但我们对它们的环境，但我们对它们可承受真空环境的能力感到可承受真空环境的能力感到惊奇惊奇！”。！”。科克尔强调称，科克尔强调称，蓝细菌等微生物成为将火星转变蓝细菌等微生物成为将火星转变为绿色或者蓝色地球的“先驱”为绿色或者蓝色地球的“先驱”，并非短期时间能实，并非短期时间能实现的目标。现的目标。2008年，研究人员在中国内蒙古使用年，研究人员在中国内蒙古使用蓝细菌作为蓝细菌作为“人工沙漠种子”“人工沙漠种子”，仅，仅15天即可建立一层坚硬的沙土，天即可建立一层坚硬的沙土，在在10米每秒风速下可保持沙土不流失。米每秒风速下可保持沙土不流失。http:/ 在一些在一些营养丰富的水体营养丰富的水体中，有些蓝藻常于夏季大中，有些蓝藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，称为“水华”，大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”称为“水华”，大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”（和海洋发生的赤潮对应）。（和海洋发生的赤潮对应）。赤潮赤潮 水华水华 绿潮绿潮 绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。更为严重的是，