古细菌的介绍及其与真细菌的比较

总结古细菌的特点1. 引言古细菌（Archaea）是一类单细胞微生物，最早发现于20世纪70年代，最初被分类为细菌的一类。

然而，进一步的研究表明，古细菌与细菌和真核生物有着许多显著的区别，使其成为一个独立的生物界。

在本文中，我们将对古细菌的特点进行总结，以增加对这一神秘生物的认识。

2. 细胞结构古细菌的细胞结构与细菌和真核生物有所不同。

古细菌的细胞壁通常由蛋白质构成，而不是多糖，这使得其在抗生物质作用上有别于细菌。

此外，古细菌的细胞膜中含有特殊的脂类，称为异戊烷脂。

这种脂类能够帮助古细菌在极端环境中生存，如高温、高盐度和低酸度等条件。

3. 基因组特征古细菌的基因组结构也与细菌和真核生物有所区别。

古细菌的基因组通常较小且较简单，相对于真核生物而言，其基因数目较少。

此外，古细菌的基因组还存在一种独特的复制方式，称为环形复制，与真核生物和部分细菌的线性复制方式不同。

4. 系统发育在早期的分类系统中，古细菌被归类为细菌的一类。

然而，随着分子生物学技术的发展，研究人员发现古细菌与细菌和真核生物有很大的区别，因此被单独归为一个独立的生物界。

根据系统发育树的构建，古细菌被认为是生命进化的第三个域，与细菌和真核生物形成三个独立的分支。

5. 生存环境古细菌广泛存在于地球上各种极端环境中，如深海热液喷口、高温泉水、高盐度湖泊和极寒地区的冰川。

这些极端环境对于大多数其他生物来说是致命的，但古细菌却能够适应并繁衍生息。

这一适应能力使得古细菌成为了研究极端生命形式的重要模型。

6. 代谢特征古细菌的代谢特征也与细菌和真核生物有所不同。

一些古细菌能够进行厌氧呼吸，以产生能量。

此外，一些生活在高盐度环境中的古细菌还能够利用光合作用产生能量。

这些特殊的代谢特征使得古细菌在现代生物多样性中占据了独特的地位。

7. 应用价值古细菌的独特特点使得它们具有广泛的应用价值。

例如，由于其特殊的耐高温能力，古细菌酶已被应用于许多工业过程中，如制药和食品加工。

古细菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。

具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

形态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。

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。

代表性古细菌极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。

如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，80℃以下即失活，德国的斯梯特（K. Stetter）研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的J. A. Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中。

嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。

极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。

极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。

极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值8～10。

产甲烷菌（metnanogens）：是严格厌氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。

古菌、细菌和真核生物古菌、细菌和真核生物00三域系统三域系统是由Carl Woese在1990年提出的生物分类﹐将原核生物分成了两大类﹐起初称为真细菌(Eubacteria)和古细菌(Archaebacteria).Woese 依据16S rRNA序列上的差别﹐认为这两组生物和真核生物从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来﹐因此将三者各划为一类﹐作为比界高的分类系统,称作"域"(Domain)或者"总界"(Superkingdom).目前这三域分别命名为细菌域(Bacteria)﹑古菌域(Archaea)和真核域(Eukarya).然而﹐rRNA树有可能将进化太快的类群放错位置(比如微孢子虫).有人认为生物的根应该在真细菌之内﹐很多真细菌的类群在古细菌之前分支出来﹐很晚古细菌和真核生物才彼此分开.三域特征比较特征细菌(Bacteria) 古菌(Archaea) 真核生物(Eukarya)形态和遗传原核细胞结构是是否共价闭合环状DNA 是是否组蛋白无有有被膜包围的核无无有细胞壁含胞壁酸不含胞壁酸不含胞壁酸膜脂质酯键连接醚键连接酯键连接核糖体大小 70S 70S 80S起始tRNA 甲酰蛋氨酸蛋氨酸蛋氨酸多数基因中有内含子否否是操纵子有有无mRNA加帽和聚A尾无无有质粒有有稀少核糖体对白喉毒素敏感否是是RNA聚合酶 1个(4亚基) 几个(各8~12亚基) 3个(各12~14亚基)需要转录因子否是是启动子结构 -10和-35序列 TATA框TATA框生理产甲烷作用无有无硝化有无无脱氮有有无固氮有有无基于叶绿素的光合作用有无有(在叶绿体中)基于视紫红质的能量代谢有有无化能无机营养(Fe, S, H2) 有有无气泡有有无聚-b-羟基脂肪酸作为碳储存颗粒有有无在80℃以上生长有有无原核生物Procaryotic organism原核生物(Procaryotic organism) 是由原核细胞组成的生物,包括蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等.原核生物具有以下的特点:①核质与细胞质之间无核膜因而无成形的细胞核;②遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸(DNA)丝,不构成染色体(有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNA);③以简单二分裂方式繁殖,无有丝分裂或减数分裂;④没有性行为,有的种类有时有通过接合、转化或转导,将部分基因组从一个细胞传递到另一个细胞的准性行为(见细菌接合);⑤没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统,故细胞质不能流动,也没有形成伪足、吞噬作用等现象;⑥鞭毛并非由微管构成,更无"9+2"的结构,仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成;⑦细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基器、内质网、溶酶体、液泡和质体(植物)、中心粒(低等植物和动物)等细胞器;⑧细胞内的单位膜系统除蓝细菌另有类囊体外一般都由细胞膜内褶而成,其中有氧化磷酸化的电子传递链(蓝细菌在类囊体内进行光合作用,其他光合细菌在细胞膜内褶的膜系统上进行光合作用;化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能量代谢);⑨在蛋白质合成过程中起重要作用的核糖体散在于细胞质内,核糖体的沉降系数为 70S;⑩大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等.总之原核生物的细胞结构要比真核生物的细胞结构简单得多.70年代分子生物学的资料表明:产甲烷细菌、极端嗜盐细菌、极端耐酸耐热的硫化叶菌和嗜热菌质体等的16S rRNA核苷酸序列,既不同于一般细菌,也不同于真核生物.此外,这些生物的细胞膜结构、细胞壁结构、辅酶、代谢途径、tRNA和rRNA的翻译机制均与一般细菌不同.因而有人主张将上述的生物划归原核生物和真核生物之外的"第三生物界"或古细菌界.与真核生物的种类相比,已发现的原核生物种类虽不甚多,但其生态分布却极其广泛,生理性能也极其庞杂.有的种类能在饱和的盐溶液中生活;有的却能在蒸馏水中生存;有的能在0℃下繁殖;有的却以70℃最适温度;有的是完全的无机化能营养菌,以二氧化碳为唯一碳源;有的却只能在活细胞内生存.在行光合作用的原核生物中,有的放氧,有的不放氧;有的能在PH为10以上的环境中生存,有的只能在PH为1 左右的环境中生活;有的只能在充足供应氧气的环境中生存,而另外一些细菌却对氧的毒害作用极其敏感.有的可利用无机态氮,有的却需要有机氮才能生长;还有的能利用分子态氮作为唯一的氮源等.古细菌archaeobacteria古细菌(archaeobacteria) (又可叫做古生菌或者古菌)是一类很特殊的细菌,多生活在极端的生态环境中.具有原核生物的某些特征,如无核膜及内膜系统;也有真核生物的特征,如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白;此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征,如:细胞膜中的脂类是不可皂化的;细胞壁不含肽聚糖,有的以蛋白质为主,有的含杂多糖,有的类似于肽聚糖,但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸.历史古细菌这个概念是1977年由Carl Woese和George Fox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(Archaebacteria)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,於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.古菌、细菌和真核生物在细胞结构和代谢上,古菌在很多方面接近其它原核生物.然而在基因转录这两个分子生物学的中心过程上,它们并不明显表现出细菌的特徵,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.古菌还具有一些其它特徵.与大多数细菌不同,它们只有一层细胞膜而缺少肽聚糖细胞壁.而且,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.基於rRNA序列的系统发生树,显示了可明显区别的三支:细菌(Bacteria)、古菌(Archaea)和真核生物(Eukarya)生存环境很多古菌是生存在极端环境中的.一些生存在极高的温度(经常100℃以上)下,比如间歇泉或者海底黑烟囱中.还有的生存在很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水中.然而也有些古菌是嗜中性的,能够在沼泽、废水和土壤中被发现.很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道中,只有在熟识国际游戏规则的情况下,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.形态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.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.进化和分类从rRNA进化树上,古菌分为两类,泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota).另外未确定的两类分别由某些环境样品和2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种纳古菌(Nanoarchaeum equitans)构成.Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代.这个假说反映在了"古菌"的名称中(希腊语archae为"古代的").随后他正式称这三支为三个域,各由几个界组成.这种分类后来非常流行,但远组生物这种思想本身并未被普遍接受.一些生物学家认为古菌和真核生物产生於特化的细菌.古菌和真核生物的关系仍然是个重要问题.除掉上面所提到的相似性,很多其他遗传树也将二者并在一起.在一些树中真核生物离广古菌比离泉古菌更近,监听器,但生物膜化学的结论相反.然而,在一些细菌,(如栖热袍菌)中发现了和古菌类似的基因,使这些关系变得复杂起来.一些人认为真核生物起源於一个古菌和细菌的融合,二者分别成为细胞核和细胞质.这解释了很多基因上的相似性,但在解释细胞结构上存在困难.目前有22个古菌基因组已经完全结束了测序,另外15个的测序工作正在进行中.代表性古细菌极端嗜热菌(themophiles):能生长在90℃以上的高温环境.如斯坦福大学科学家发现的古细菌,最适生长温度为100℃,80℃以下即失活,德国的斯梯特(K. Stetter)研究组在意大利海底发现的一族古细菌,能生活在110℃以上高温中,最适生长温度为98℃,降至84℃即停止生长;美国的J. A. Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中.嗜热菌的营养范围很广,多为异养菌,其中许多能将硫氧化以取得能量.极端嗜盐菌(extremehalophiles):生活在高盐度环境中,盐度可达25%,如死海和盐湖中.极端嗜酸菌(acidophiles):能生活在pH值1以下的环境中,往往也是嗜高温菌,窃听卡,生活在火山地区的酸性热水中,能氧化硫,硫酸作为代谢产物排出体外.极端嗜碱菌(alkaliphiles):多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中,生活环境pH值可达11.5以上,最适pH值8~10.产甲烷菌(metnanogens):是严格厌氧的生物,能利用CO2使H2氧化,生成甲烷,同时释放能量.CO2+4H2rCH4+2H2O+能量补充资料二分法和三域学说地球上究竟有几种生命形式?当亚里士多德建立生物学时,他用二分法则将生物分为动物和植物.显微镜的诞生使人们发现了肉眼看不见的细菌.细菌在细胞结构上与动植物的最根本差别是,动植物细胞内有细胞核,遗传物质DNA 主要储存于此,而细菌则没有细胞核,DNA游离于细胞质中.由于动物与植物的差别小于它们与细菌的差别,沙东(E. Chatton)于1937年提出了生物界新的二分法则,即生物分为含细胞核的真核生物和不含细胞核的原核生物.动植物属于真核生物,而细菌属于原核生物.1859年达尔文发表《物种起源》以后,生物学家便开始建立基于进化关系而非表型相似性的分类系统,即所谓系统发育分类系统.可是,由于缺乏化石记录,这种分类方法长期未能有效运用于原核生物的分类.1970年代,随着分子生物学的发展,伍斯终于在这方面获得了意义重大的突破.在漫长的进化过程中,每种生物细胞中的信息分子(核酸和蛋白质)的序列均不断发生着突变.许多信息分子序列变化的产生在时间上是随机的,进化速率相对恒定,即具有时钟特性.因此,物种间的亲缘关系可以用它们共有的某个具有时钟特性的基因或其产物(如蛋白质)在序列上的差别来定量描述.这些基因或其产物便成了记录生物进化历程的分子记时器(chronometer).显然,这种记录生物系统发育历程的分子记时器应该广泛分布于所有生物之中.基于这一考虑,伍斯选择了一种名为小亚基核糖体核酸(SSU rRNA)的分子,作为分子记时器.这种分子是细胞内蛋白质合成机器mm核糖体的一个组成部分,而蛋白质合成又是几乎所有生物生命活动的一个重要方面.因此,把SSU rRNA分子作为分子记时器是合适的.在比较了来自不同原核及真核生物的SSU rRNA序列的相似性后,伍斯发现原先被认为是细菌的甲烷球菌代表着一种既不同于真核生物,也不同于细菌的生命形式.考虑到甲烷球菌的生活环境可能与生命诞生时地球上的自然环境相似,伍斯将这类生物称为古细菌.据此,伍斯于1977年提出,生物可分为三大类群,即真核生物、真细菌和古细菌.基于SSU rRNA分析结果的泛系统发育(进化)树随后诞生了.进一步的研究表明,进化树上的第一次分叉产生了真细菌的一支和古细菌/真核生物的一支,古细菌和真核生物的分叉发生在后.换句话说,古细菌比真细菌更接近真核生物.据此,1990年伍斯提出了三域分类学说:生物分为真核生物、真细菌和古细菌三域,域被定义为高于界的分类单位.为突出古细菌与真细菌的区别,伍斯将古细菌更名为古菌.真细菌改称细菌.三域学说使古菌获得了与真核生物和细菌等同的分类学地位.自诞生之日起,伍斯的三域学说便遭到部分人,特别是微生物学领域外的人反对.反对者坚持认为:原核与真核的区分是生物界最根本的、具有进化意义的分类法则;与具有丰富多样性表型的真核生物相比,古菌与细菌的差异远没有大到需要改变二分法则的程度.但在詹氏甲烷球菌基因组序列测定完成前的近20年中,采用多种分子记时器进行的系统发育学研究一再证明,古菌是一种独特的生命形式.三域学说的第一个基因组学证据尽管对古菌已有了上述认识,当人们第一次面对詹氏甲烷球菌的全基因组序列时,监听卡又萌发出了旺盛的生命力.,还是大吃了一惊.詹氏甲烷球菌共有1738个基因,其中人们从未见过的基因竟占了56%!相比之下,在这之前完成测序的流感嗜血菌(Haemophilus influenzae)和生殖道枝原体(Mycoplasma genitalium)基因组中未知基因仅占20%左右.于是人们终于在基因组水平上认识到,古菌是一种崭新的生命形式.更有趣的是,詹氏甲烷球菌基因组中占总数44%的那些功能或多或少已经知道的基因似乎勾勒出了古菌与另两类生物之间的进化关系:古菌在产能、细胞分裂、代谢等方面与细菌相近,而在转录、翻译和复制方面则与真核生物类似.换言之,一个生活在大洋底部热溢口处的、习性古怪的微生物,在遗传信息传递方面竟有着与人(而不是与人的消化道中细菌)相似的基因!在赞叹生命奇妙的同时,许多人开始欢呼三域学说的最终确立.美国《科学》周刊在把詹氏甲烷球菌基因组序列测定工作列为1996年度重大科学突破之一时宣称,这一成果使围绕三域学说的争论差不多可以结束了.对伍斯进化树的新挑战就在古菌的悬念似乎行将消失时,接踵而来的新发现却使人们重新陷入困惑之中.各类完整的微生物基因组序列一个接一个出现在人们轻点鼠标便可查阅的数据库中,在已发表的18种生物基因组序列中,古菌的占了4个.采用更灵敏的方法对这些基因组(包括詹氏甲烷球菌基因组)进行分析,得到了令人吃惊的结果:詹氏甲烷球菌基因组中只有30%(不是先前估计的半数以上)的基因编码目前未知的功能,这与细菌基因组相近.古菌的神秘性和独特性因此减少了许多.对三域学说更为不利的是,多国语言翻译机,在詹氏甲烷球菌的那些可以推测功能的基因产物(蛋白质)中,44%具有细菌蛋白特征,只有13%的像真核生物的蛋白质.在另一个古菌,嗜热碱甲烷杆菌(Methanobacterium thermoaotutrophicum)的基因组中也有类似情况.因此,从基因组比较的数字上看,古菌与细菌间的差异远小于古菌与真核生物间的差异,不足以说服三域学说的反对者.更令人难以理解的是,利用同一生物中不同基因对该物种进行系统发育学定位常常会得到不同的结果.最近,一种能在接近沸点温度下生长的细菌(Aquifex aeolicus)的基因组序列测定完成.对该菌的几个基因进行的系统发育学研究表明:如果用参与细胞分裂调控的蛋白质FtsY作为分子记时器,该菌与伍斯进化树上位于细菌分枝的一个土壤细菌mm枯草芽孢杆菌相近;如果以一种参与色氨酸合成的酶为准,该菌应属于古菌;而当比较该菌和其他生物的合成胞苷三磷酸(DNA的基本结构单位之一)的酶时,竟发现古菌不再形成独立的一群.看来不同的基因似乎在诉说不同的进化故事.那么,古菌还能是独特的、统一的生命形式吗?属于真核生物的啤酒酵母基因组序列测定完成后,三域学说遇到了更大危机.酵母细胞核基因中,与细菌基因有亲缘关系的比与古菌有亲缘关系的多一倍.有人还对在三种生命形式中都存在的34个蛋白质家族进行了分析,发现其中17个家族来源于细菌,只有8个显示出古菌与真核生物的亲缘关系.如果伍斯进化树正确、古菌与真核生物在进化历程中的分歧晚于两者与细菌的分歧的话,那么怎样才能解释上面这些结果呢?根据细胞进化研究中流行的内共生假说,真核细胞细胞器(线粒体、叶绿体)的产生源于细菌与原真核生物在进化早期建立的内共生关系.在这种关系中,真核细胞提供稳定的微环境,内共生体(细菌)则提供能量,久而久之,内共生体演变为细胞器.真核生物细胞核中一部分源于细菌的基因可能来自线粒体,这些为数不多的基因通常编码重新运回线粒体的蛋白质分子.可是,现在发现许多源于细菌的核基因编码那些在细胞质、而不是线粒体中起作用的蛋白质.那么,这些基因从何而来呢?显然,内共生假说已不足以挽救伍斯进化树.不过,伍斯进化树也不会轻易倒下,支撑它的假说依然很多.最近,有人提出了新版的"基因水平转移"假说.根据这个假说,基因组的杂合组成是进化过程中不同谱系间发生基因转移造成的.一种生物可以采用包括吞食等方式获得另一种、亲缘关系也许很远的生物的基因.伍斯推测,始祖生物在演化形成细菌、古菌和真核生物三大谱系前,生活于可以相互交换基因的"公社"中,来自这个"史前公社"的生物可能获得了不同的基因遗产.这一切使得进化树难以枝杈分明.不过,伍斯相信,基于SSU rRNA的进化树在总体上是正确的,三种生命形式是存在的.争论在继续三年前詹氏甲烷球菌基因组序列的发表,似乎预示着一场延续了20多年的、关于地球上到底有几种生命形式的争论的终结.古菌似乎被认定为生命的第三种形式.如今,仅仅过了三年,即使最乐观的人都无法预料伍斯进化树的命运.这场仍在继续的争论中,尽管古菌的分类地位遭到质疑,但古菌这一生命形式的独特性依然得到不同程度的肯定.目前,古菌研究正在世界范围内升温,这不仅因为古菌中蕴藏着远多于另两类生物的、未知的生物学过程和功能,以及有助于阐明生物进化规律的线索,而且因为古菌有着不可估量的生物技术开发前景.古菌已经一次又一次让人们吃惊,可以肯定,在未来的岁月中,这群独特的生物将继续向人们展示生命的无穷奥秘.真细菌Bacteria, eubacteria真细菌(Bacteria, eubacteria)除古细菌以外的所有细菌均称为真细菌.最初用于表示"真"细菌的名词主要是为了与其他细菌相区别.古菌域Archaea古细菌(古菌)是原核生物中的一大类.它们既与细菌(真细菌)有很多相似之处,同时另一些特征相似于真核生物.历史古细菌这个概念是1977年由Carl Woese和George Fox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(Archaebacteria)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.古菌、细菌和真核生物在细胞结构和代谢上,古菌在很多方面接近其它原核生物.然而在基因转录这两个分子生物学的中心过程上,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.古菌还具有一些其它特征.与大多数细菌不同,它们只有一层细胞膜而缺少肽聚糖细胞壁.而且,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.生境很多古菌是生存在极端环境中的.一些生存在极高的温度(经常100℃以上)下,比如间歇泉或者海底黑烟囱中.还有的生存在很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水中.然而也有些古菌是嗜中性的,能够在沼泽、废水和土壤中被发现.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.形态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.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.进化和分类从rRNA进化树上,古菌分为两类,泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota).另外未确定的两类分别由某些环境样品和2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种纳古菌(Nanoarchaeum equitans)构成.Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代.这个假说反映在了"古菌"的名称中(希腊语archae为"古代的").随后他正式称这三支为三个域,各由几个界组成.这种分类后来非常流行,英语翻译机,但远祖生物这种思想本身并未被普遍接受.一些生物学家认为古菌和真核生物产生于特化的细菌.古菌和真核生物的关系仍然是个重要问题.除掉上面所提到的相似性,很多其他遗传树也将二者并在一起.在一些树中真核生物离广古菌比离泉古菌更近,但生物膜化学的结论相反.然而,在一些细菌,(如栖热袍菌)中发现了和古菌类似的基因,使这些关系变得复杂起来.一些人认为真核生物起源于一个古菌和细菌的融合,二者分别成为细胞核和细胞质.这解释了很多基因上的相似性,但在解释细胞结构上存在困难.目前有22个古菌基因组已经完全结束了测序,另外15个的测序工作正在进行中.。

古菌的生理生化特点
古菌是一类原核生物，与细菌和真核生物一样，是地球上最早出现的生命形式之一。

古菌的生理生化特点与细菌和真核生物有很大的不同，这些特点使得古菌在极端环境下生存和繁殖的能力非常强。

古菌的细胞壁不同于细菌和真核生物的细胞壁。

古菌的细胞壁由多糖和蛋白质构成，其中的多糖不同于细菌和真核生物的多糖，因此古菌的细胞壁具有独特的结构和功能。

古菌的细胞壁可以帮助它们在极端环境下保持细胞完整性和稳定性。

古菌的细胞膜也与细菌和真核生物的细胞膜不同。

古菌的细胞膜由异构二酰基甘油构成，而不是磷脂。

这种异构二酰基甘油可以使古菌的细胞膜更加稳定，并且可以帮助古菌在高温、高压和高盐等极端环境下生存。

古菌的代谢途径也与细菌和真核生物不同。

古菌可以利用多种不同的代谢途径来获取能量和营养物质。

例如，古菌可以利用甲烷、硫化氢、氨等化合物作为能源和碳源。

这些化合物在一般的生物体内是有毒的，但是古菌可以利用它们来生存和繁殖。

古菌的基因组也具有独特的特点。

古菌的基因组大小和结构与细菌和真核生物不同，古菌的基因组中含有很多独特的基因和基因簇。

这些基因和基因簇可以编码一些独特的酶和蛋白质，这些酶和蛋白质可以帮助古菌在极端环境下生存和繁殖。

古菌的生理生化特点与细菌和真核生物有很大的不同，这些特点使得古菌在极端环境下生存和繁殖的能力非常强。

随着对古菌的研究不断深入，我们相信古菌的生理生化特点还有很多值得探索的地方。

古生菌简介古生菌（Archaea）：又称为古细菌（archaeobacteria）或称古菌，是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物群，主要包括一些独特生态类型的原核生物。

它们在生物化学和大分子结构方面与真核生物和真细菌都有明显的差异。

古细菌一词是美国人C. R. Woese（沃斯/伍斯）于 1977年首先提出来的。

1977年，Carl Woese以16S和18 S rRNA的寡核苷酸序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。

随着分子数据的增加，并比较其同源性水平后，提出了不同于以往生物界级分类的新系统，即生命的三域学说（Three Domains Theory）。

三域是指：细菌域（Bacteria）、古生菌域（Archaea）和真核生物域（Eukarya）。

古生菌在分类地位上与真细菌和真核生物并列，并且在进化谱系上更接近真核生物。

在细胞构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。

生存环境很多古菌是生存在极端环境中的，如极高温度、极低温度、高盐、强酸或强碱性的水中。

也有些古菌是嗜中性的，能够在沼泽、废水和土壤中被发现。

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。

形态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。

结构像其它生物一样，古生菌细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等结构。

其每部分虽是结构相似，而化学成分却不尽相同。

换句话说，古生菌像其它生物一样构建同样的结构，但是它们用不同的化合物来构建。

细胞壁：细胞的外面都围有细胞壁，这是一层半固态的物质，它可以维持细胞的形状，并保持细胞内外的化学物质平衡。

除Thermoplasma无细胞壁外，其余的都有细胞壁。

细胞壁中不含有肽聚糖，含有假肽聚糖（类似肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质。

古细菌的概念古细菌是一类生物体，属于原核生物界中的一支，与细菌和真核生物一同构成生物界的三个主要分支。

虽然古细菌过去被认为是细菌的一部分，但现在已被确认为一个独立的生物类别。

古细菌的发现和研究，为科学家们带来了关于生命起源和进化的重要线索，也让我们对生命的多样性有了更深入的认识。

古细菌最早是在20世纪70年代由美国微生物学家卡尔·瓦欣克发现的。

当时，他在热泉中发现了一类形态独特的微生物，这些微生物的特点在形态和生理上都与细菌和真核生物有所不同，因此被称为古细菌。

瓦欣克的发现引起了科学界的广泛关注，并且为古细菌的研究打开了大门。

通过对古细菌的研究，科学家们发现了许多有趣的特点。

首先，古细菌在形态上与其他生物有着明显的区别。

它们的细胞壁结构和细胞膜组成都与细菌和真核生物不同，具有独特的脂肪酸组成和特殊的酶系统。

其次，古细菌具有很强的适应能力和抗逆能力。

它们可以生存在极端环境中，如高温、高压、高盐、低温等，这些环境对其他生物来说是致命的，但对古细菌来说却是它们生存的理想场所。

古细菌的这种适应能力使得科学家们开始研究古细菌在生物技术、环境修复和药物研发等方面的潜力。

古细菌的研究也为科学家们提供了关于生命起源和进化的重要线索。

根据一种学说，生命最早是在地球上的海洋中诞生的，而古细菌可能是最早出现的生物形式之一。

古细菌的化学组成和生理特点与地球早期的环境相适应，这使得科学家们推测古细菌可能是地球上最早的生物。

通过研究古细菌的基因组和生物化学反应，科学家们可以揭示生命起源和进化的一些奥秘。

此外，古细菌还具有重要的应用潜力。

由于其独特的生理特点和适应能力，古细菌的一些特殊酶系统被广泛应用于生物技术领域。

例如，一些古细菌酶可以在高温条件下工作，被用于在热带地区进行酶解作用。

另外，古细菌的一些代谢产物也具有药物研发和环境修复的潜力。

因此，对古细菌的研究不仅可以扩展我们对生命起源和进化的认识，还可以为生物技术和医药领域的发展做出贡献。

古细菌名词解释古细菌（Archaea）是一类单细胞微生物，广泛存在于各种环境中，包括极端环境如高温泉、高盐湖和酸碱性环境等。

它们的名称源自于希腊语中“古老”一词，因为它们是地球上最早出现的生命形式之一，可以追溯到数十亿年前。

古细菌具有细胞壁、细胞膜和质粒等基本细胞结构，但在细胞壁的化学成分和细胞膜中的脂质组成上，与真细菌和真核生物有所不同。

古细菌细胞壁主要由蛋白质构成，而非多糖，这使得它们对于抗生素等常用于治疗细菌感染的药物具有耐受性。

另外，古细菌的细胞膜中的脂质结构也与真细菌和真核生物不同，这使得它们能够适应极端环境下的高温、高压、高盐浓度和酸碱度等条件。

古细菌可以根据它们对氧气的需求分为两类：厌氧古细菌和光合古细菌。

厌氧古细菌不能以氧气作为电子供体，它们通过其他可供氧的化合物如硫酸盐、甲烷和氢来产生能量。

光合古细菌则利用阳光作为能量来源进行光合作用，类似于植物中的光合作用。

古细菌在地球上的分布非常广泛，它们可以存在于极端环境中，如深海热液喷口、沸泉、温泉、盐湖和冰川等。

其中，一些极端嗜热古细菌（thermophile）可以在高温环境中生存，最适生长温度可达80至110摄氏度。

高温嗜盐古细菌（thermoacidophile）则可以在高温和酸碱度极端的环境中生存。

古细菌对于地球上的生态系统具有重要的作用。

它们参与了地球上一部分碳循环和氮循环，同时还起到了分解有机物质、产生气体和维持深海生态系统稳定性等重要功能。

此外，古细菌还具有许多具有潜在价值的应用，如生物技术、环境修复和制药等领域。

总的来说，古细菌是一类具有特殊生理适应性和生态功能的微生物，它们生存在极端环境中，对地球生态系统和人类利益都具有重要影响。

研究古细菌可以帮助我们更好地理解地球生命的起源、演化和适应性，同时也有助于开发出更多有益的应用。

请根据文献报道（非教材、ppt）列表比较古细菌、细菌和真核生物的不同点教材和PPT中的不同点：细胞壁：古细菌细胞壁为蛋白质或假肽聚糖（肽聚糖类似物）；细菌的细胞壁主要为肽聚糖，还有多糖类物质；真核生物的细胞壁为多糖或几丁质或无；细胞膜：古细菌细胞膜含有支链烃以及甘油醚键；细菌有些有荚膜（多糖类物质）在外表覆盖，且细菌细胞膜主要由蛋白质和脂类，还有糖类组成；真菌的细胞膜由直链脂肪酸和甘油分子以醚键相连构成基因组成：古细菌中有环状DNA分子，类组蛋白结合，存在质粒；有关基因组成操纵子，有些基因有intron结构；细菌中环状DNA分子，类组蛋白结合，存在质粒；有关基因组成操纵子个别基因有intron结构；真核生物中线状DNA分子，与组蛋白结合；有关基因组成操纵子基因有intron结构；特征细菌古细菌真核膜围细胞器无无有细胞核无无有内含子无无有参考文献中的不同点特征古细菌细菌真核生殖方式无性生殖无性生殖（主要是二分裂形式）大多为有性生殖，也有无性生殖（如：酵母菌）生存环境目前发现的古细菌都生活在极端的环境中，如（产甲烷菌、极端嗜盐菌和硫依赖嗜热菌等）。

根据不同种细菌生存环境也不同（如：厌氧型细菌生活在无氧环境中，兼性厌氧型细菌在无氧和有氧环境中均可进行，而需氧性细菌则必须在有氧环境在才能生存）。

真核生物的生存环境很广泛，也是根据不同真核生物的代谢类型而有不同的生存环境。

形态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。

细菌的基本形态有三：球形、杆形和螺旋形。

此外，有的细菌还有荚膜，鞭毛以及芽孢。

但在不利的生活环境下或菌龄老时会出现不规则的多形性。

真核生物范围很广，有大有小，形态各异。

中间代谢古细菌有独特的辅酶。

如产甲烷菌含有F420，F430和COM及B因数。

细菌在生长繁殖的迟缓期和对数期代谢活跃，酶多，导致代谢产物也很多。

什么是古细菌？古菌与细菌的区别
关键词：古细菌
古细菌（又称为古生菌、古菌）是一类在极端环境（如缺氧、高
虽然古菌与细菌相似，古菌染色体DNA呈闭合环状，基因也组织成操纵子；无核膜及内膜系统；细胞形态相似，也具有球状形、杆状、螺旋状、不规则形状、多形态等，但他们却有着本质的区别。

1、环境适应性不同：古细菌（又可叫做古生菌或者古菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。

如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对厌氧的环境，有的在极冷的环境生存，而且细菌多生长在与人类相似的比较温和的环境中。

2、基因-蛋白质转录翻译方式不同：古菌在基因的转录与翻译这两个分子生物学的中心过程上，与细菌明显的不同，反而非常接近真核生物。

比如，古菌蛋白的翻译使用真核的启动和延伸因子，以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白，且蛋白翻译译过程需要真核生物中的TATA框结合蛋白和TFIIB。

3、细胞结构不同：古菌只有一层细胞膜而缺少肽聚糖细胞壁。

大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸（D－氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素如青霉素的作用。

而且，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，而古菌的膜脂由非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物构成。

这些区别也许是对超高温等极端环境的适应。

古菌的细胞膜有两种：双层膜和单层膜。

古菌鞭毛的成分和形成过程也与细菌不同。

4、细胞代谢形式不同：古菌的代谢与细菌也不同，古菌可分为异养型、自养型和不完全光合作用3种类型，而细菌是单纯的异养型。

5、进化变异速度不同：古菌的繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢。

请根据文献报道（非教材、ppt）列表比较古细菌、细菌和真核生物的不同点
教材和PPT中的不同点：
细胞壁：古细菌细胞壁为蛋白质或假肽聚糖（肽聚糖类似物）；
细菌的细胞壁主要为肽聚糖，还有多糖类物质；
真核生物的细胞壁为多糖或几丁质或无；
细胞膜：古细菌细胞膜含有支链烃以及甘油醚键；
细菌有些有荚膜（多糖类物质）在外表覆盖，且细菌细胞膜主要由蛋白质和脂类，还有糖类组成；
真菌的细胞膜由直链脂肪酸和甘油分子以醚键相连构成
基因组成：古细菌中有环状DNA分子，类组蛋白结合，存在质粒；有关基因组成操纵子，有些基因有intron结构；
细菌中环状DNA分子，类组蛋白结合，存在质粒；有关基因组成操纵子
个别基因有intron结构；
真核生物中线状DNA分子，与组蛋白结合；有关基因组成操纵子
基因有intron结构；
参考文献中的不同点。