微生物分類和鑒定

1、關于微生物分類與鑒定第一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 地球上的物種估計大約有150萬，其中微生物超過10萬種，而且其數(shù)目還在不斷增加。第二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月生物分類的二種基本原則：a）根據(jù)表型(phenetic)特征的相似程度分群歸類，這種 表型分類重在應用，不涉及生物進化或不以反映生 物親緣關系為目標。b）按照生物系統(tǒng)發(fā)育相關性水平來分群歸類，其目標 是探尋各種生物之間的進化關系，建立反映生物系 統(tǒng)發(fā)育的分類系統(tǒng)。從進化論誕生以來，已經(jīng)成生物學家普遍接受的分類原則生物系統(tǒng)學(systematics)第三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月章節(jié)內容第

2、一節(jié) 通用分類單元系統(tǒng)分類單元、種的概念、學名、亞種第二節(jié) 微生物在生物界的地位生物界級分類學說、五界系統(tǒng)、三域學說及其發(fā)展、微生物的進化第三節(jié) 各大類微生物的分類系統(tǒng)綱要原核微生物分類系統(tǒng)綱要、真菌的分類系統(tǒng)綱要第四節(jié) 微生物的鑒定經(jīng)典分類鑒定方法、現(xiàn)代分類鑒定方法。 第四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 通用分類單元 分類是認識客觀事物的一種基本方法。我們要認識、研究和利用各種微生物資源也必須對它們進行分類。分類學涉及三個相互依存又有區(qū)別的組成部分：鑒定分類、命名、第五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月命名(nomenclature)：是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個分類群

3、一個專有的名稱；鑒定(identification或determination)：借助于現(xiàn)有的微生物分類系統(tǒng)，通過特征測定，確定未知的、或新發(fā)現(xiàn)的、或未明確分類地位的微生物所應歸屬分類群的過程。分類(classification)：根據(jù)一定的原則對微生物進行分群歸類，根據(jù)相似性或相關性水平排列成系統(tǒng)，并對各個分類群的特征進行描述，以便查考和對未被分類的微生物進行鑒定；第六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、分類單元及其等級界 （Kingdom） (Regnum)門 （Phylum） (Phylum)綱（Class） (Classis)目（Order） (Ordo)科（Family）

4、(Familia)屬（Genus） (Genus)種（Species） (Species)第七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)Carl Woese的理論，現(xiàn)在還在界之上使用域(domain) （把全部生物先分為古生菌域、細菌域和真核生物域，域下面再分界。）第八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月常用的細菌分類學術語：1）培養(yǎng)物(culture)：一定時間一定空間內微生物的細胞群或生長 物。如微生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物等。2）菌株(strain)：從自然界中分離得到的任何一種微生物的純培養(yǎng)物都可以稱為微生物的一個菌株；用實驗方法(如通過誘變) 所獲得的某一菌株的變異型，也

5、可以稱為一個新的菌株，以便與原來的菌株相區(qū)別。第九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月Bacillus subtilisASI.398Bacillus subtilisBF7658生產(chǎn)蛋白酶生產(chǎn)淀粉酶第十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3）型(form或type)：常指亞種以下的細分。當同種或同亞種不同菌株之間的性狀差異，不足以分為新的亞種時，可以細分為不同的型。例如抗原特征的差異分為不同的血清型；對噬菌體裂解反應的不同分為不同的噬菌型等4）種（species）： 物種，生物分類中基本的分類單元高等生物中，“生殖隔離”被看作是區(qū)分物種的標準微生物的種：具有高度特征相似性的菌株群

6、，這個菌株群與其 他類群的菌株有很明顯的區(qū)別。菌株與型的區(qū)別：菌株之間不存在鑒別性特征的差異，命名不同的菌株無需分類學依據(jù)，不同型的細菌之間存在鑒別性特征的差異，命名或鑒定不同的型必需有分類學依據(jù)。第十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、微生物的命名雙名法，由二個拉丁字或希臘字或拉丁化了的其它文字組成，一般用斜體表示屬名在前，一般用拉丁字名詞表示，字首字母大寫種名在后，常用拉丁文形容詞表示，全部小寫若所分離的菌株只鑒定到屬，而未鑒定到種，可用sp來表示，例如 Bacillus sp第十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月由于細菌分類單元的劃分缺乏一個易于操作的統(tǒng)一標準，為了

7、減少因采用不同標準界定分類單元所造成的混亂，細菌系統(tǒng)分類也像其他生物分類一樣采用“模式概念”種和亞種指定模式菌株（type strain）；亞屬和屬指定模式種（type species）；屬以上至目級分類單元指定模式屬（type genus）；模式菌株應送交菌種保藏機構保藏，以便備查考和索取。第十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 微生物在生物界的地位一、生物的界級分類學說兩界系統(tǒng)三界系統(tǒng)四界系統(tǒng)五界系統(tǒng)六界系統(tǒng)第十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月利用16SrRNA建立分子進化樹的美國科學家 Carl Woese 二、三域學說及其發(fā)展第十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作

8、于2022年6月三、rRNA和系統(tǒng)發(fā)育樹1. rRNA的順序和進化培養(yǎng)微生物提取并純化rRNArRNA序列測定分析比較微生物之間的系統(tǒng)發(fā)育關系第十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 特征序列或序列印記（signature sequence）通過對r RNA全序列資料的分析比較（特別是采用計算機）發(fā)現(xiàn)的在不同種群水平上的特異特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序列位點上出現(xiàn)的單堿基印記。特征序列有助于迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。第十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 系統(tǒng)發(fā)育樹(phylogenetic tree) 通過比較生物大分子序列差異的數(shù)值

9、構建的系統(tǒng)樹稱為分子系統(tǒng)樹，其特點是用一種樹狀分枝的圖型來概括各種(類)生物之間的親緣關系。第十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月16 S r RNA系統(tǒng)發(fā)育樹第十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1）生命的第三種形式古生菌動物界和植物界原核生物和真核生物（20世紀60年代）古細菌(archaebacteria)真細菌(Eubacteria)真核生物(Eukaryotes)（1977，Carl Woese）Bacteria(細菌)Archaea(古生菌)Eukarya(真核生物)（1990，Carl Woese）原核生物界（Kingdom）域（domain）第二十張，PPT

10、共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2）建立16 S r RNA系統(tǒng)發(fā)育樹的意義a）使生物進化的研究范圍真正覆蓋所有生物類群；傳統(tǒng)生物進化研究主要基于復雜的形態(tài)學和化石記載，因此多限于研究后生生物，而后者僅占整個生物進化歷程的1/5第二十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月b）提出了一種全新的正確衡量生物間系統(tǒng)發(fā)育關系的方法；c）對探索生命起源及原始生命的發(fā)育進程提供了線索和理論依據(jù)；d）突破了細菌分類僅靠形態(tài)學和生理生化特性的限制，建立了全 新的分類理論；第二十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月e）為微生物生物多樣性和微生物生態(tài)學研究建立了全新的研究理 論和研究方法，特別是不經(jīng)

11、培養(yǎng)直接對生態(tài)環(huán)境中的微生物進 行研究。第二十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月不可培養(yǎng)微生物（uncultured microorganisms） 從環(huán)境中直接分離并克隆rRNA并分析其序列和在分子進化樹上的位置等方法而發(fā)現(xiàn)的的目前尚不能在人工條件下獲得培養(yǎng)的微生物。不可培養(yǎng)的微生物與生物多樣性第二十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3）三（界)域生物的主要特征三界理論雖然是根據(jù)16SrRNA序列的比較提出的，但其他特征的比較研究結果也在一定程度上支持了三界生物的劃分。第二十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 隨著越來越多的微生物的全基因組序列的測定，人們發(fā)現(xiàn)生

12、物在進化中存在著非常廣泛的水平基因轉移現(xiàn)象，很多科學家都認為不能僅靠對16SrRNA的序列比較來確定生物之間的親緣關系，還必須借助各種信息對這個進化樹進行改進。Carl Woose的rRNA進化樹完美無缺？第二十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 一項新的研究指出，在我們體內的每個細胞中有 40 個左右的細菌基因，這個由細菌到人類寄主的所謂的“橫向轉移(lateral transfer)”給進化生物學帶來了極大的問題。 2001年5月18日 美國科學周刊292卷 第5520期人類基因組中的細菌基因？第二十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 各大類微生物的分類系統(tǒng)綱要二

13、 、真菌（菌物）分類系統(tǒng)簡介一、 原核微生物分類系統(tǒng)第二十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 原核微生物分類系統(tǒng)（一）伯杰氏鑒定細菌學手冊(Bergeys Manual of Determinative Bacteriology)美國賓夕法尼亞大學的細菌學教授伯杰(D.Bergey)(1860-1937)伯杰氏手冊: 是目前進行細菌分類、鑒定的最重要參考書，其特點是描述非常詳細，包括對細菌各個屬種的特征及進行鑒定所需做的實驗的具體方法。第二十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1923年以來已出至第九版(1994)；第九版伯杰氏細菌鑒定手冊設立35個群，將古細菌部改編為5

14、個群，全書描寫了約500個屬。劃分為四大類： 第一類 具細胞壁的革蘭氏陰性真細菌 第二類 具細胞壁的革蘭氏陽性真細菌 第三類 無細胞壁的真細菌 第四類 古細菌 伯杰氏細菌鑒定手冊第三十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊(Bergeys Manual of Systematic Bacteriology)第一版 1984年問世，至1989年出齊，共4卷。第二版 由George Garrity主編分為5卷，將從2000年起陸續(xù)出版。這一版納入了研究核糖體RNA測序所產(chǎn)生的許發(fā)育)分類系統(tǒng)。第三十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊第二版

15、 分古細菌和真細菌2個界，下設18門、27綱、73目、186科，包括870余屬和4900多個種。第三十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月界：古細菌(Archaeota) 部1：熱變形菌、硫化葉菌、嗜壓菌(Thermoprotei、Sulfolobi、Barophiles，21屬36種) 部2：產(chǎn)甲烷菌(Methanogens，21屬97種)部3：鹽桿菌(Halobacteria，14屬50種) 部4：熱原體(Thermoplasma，2屬4種) 部5：熱球菌(Thermococci，5屬19種) 第三十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月界：真細菌(Bacteria)部6：產(chǎn)

16、液菌(Aquifex)和相關細菌(3屬5種)部7：棲熱袍菌(Thermotoga)和Geotogas，9屬22種)部8：異常球菌(Deinococci，1屬8種) 部9：棲熱菌和歸屬不明的屬(Thermi，10屬21種) 部10：產(chǎn)菌黃(Chrysiongenes,1屬2種) 部11：綠屈撓菌和滑柱菌(Chloroflexi和Herpetosiphons，5屬11種) 第三十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月界：真細菌(Bacteria)部12：熱微菌(Thermomicrobia,1屬2種) 部13：藍細菌(Cyanobacteria，69屬73種) 部14：綠菌(Chlorobi

17、a，6屬17種) 部15：-變形細菌(-Proteobacteria，117屬392種) 部16：-變形細菌(-Proteobacteria，53屬204種) 第三十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月界：真細菌(Bacteria)部17：-變形細菌(-Proteobacteria，150屬854種) 部18：-變形細菌(-Proteobacteria，39屬128種)部19：-變形細菌(-Proteobacteria，6屬56種) 部20：梭菌(Clostridia)和相關細菌(73屬403種) 部21：柔膜菌(Mollicutes，10屬191種) 部22：芽胞桿菌和乳桿菌(Bac

18、illi和Lactobacilli，55屬535種)第三十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月界：真細菌(Bacteria)部23：放線細菌(Actinobacteria，117屬，1371種) 部24：浮霉狀菌和衣原體(Planctomycetes和Chlamydia，5屬14種) 部26：絲狀桿菌(Fibrobacters，3屬5種) 部27：擬桿菌(Bacteroides，20屬130種)第三十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月界：真細菌(Bacteria)部28：黃桿菌(Flavobacteria，15屬72種)部29：鞘氨醇桿菌(Sphingobacteria，22

19、屬76訓)部30：梭形菌(Fusoforms，6屬29種) 部31：疣微菌和相關細菌(Verrucomicrobium，2屬5種) 第三十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 真菌（菌物）分類系統(tǒng)簡介Ainsworth et al(1973) V.Arx (1981) 真菌字典（1983）Kendrick (1992) 真菌字典（1995）Alexopoulos&Mins(1996)第三十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月黏菌門：黏菌綱 根腫菌綱真菌門：鞭毛菌亞門：壺菌綱 絲壺菌綱 卵菌綱接合菌亞門：接合菌綱 毛菌綱子囊菌亞門：半子囊菌綱 不整囊菌綱 核菌綱 盤菌綱 腔菌綱

20、 蟲囊菌綱擔子菌亞門 ：冬孢菌綱 層菌綱 腹菌綱半知菌亞門： 芽孢綱 絲孢綱 腔孢綱 真 菌 界（1995）第四十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 微生物分類鑒定的方法生物分類的傳統(tǒng)指標分子生物學指標 微型、簡便、快速或自動化鑒定技術細菌的數(shù)值分類 第四十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月形態(tài)學特征生理學特征生態(tài)學特征 從不同層次，用不同學科的技術方法來研究和比較不同微生物的細胞、細胞組分或代謝產(chǎn)物，從中發(fā)現(xiàn)的反映微生物類群特征的資料。生物分類的傳統(tǒng)指標第四十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、形態(tài)學特征培養(yǎng)特征、運動性、特殊的細胞結構、細胞形態(tài)及其染色特

21、性、等等微生物分類和鑒定的重要依據(jù)之一：a）易于觀察和比較，尤其是真核微生物和具有特殊 形態(tài)結構的細菌；b）許多形態(tài)學特征依賴于多基因的表達，具有相對 的穩(wěn)定性；第四十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、生理生化特征與微生物的酶和調節(jié)蛋白質的本質和活性直接相關；代謝產(chǎn)物等營養(yǎng)類型；與氧的關系；對溫度的適應性；對pH的適應性；對滲透壓的適應性；酶及蛋白質都是基因產(chǎn)物；對微生物生理生化特征的比較也是對微生物基因組的間接比較；測定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多；第四十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1、 API 細菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)2、 Enterotube 系統(tǒng)3、 B

22、iolog 全自動或手動細菌鑒定系統(tǒng) 微型、簡便、快速或自動化鑒定技術第四十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1、 API 細菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)菌種基本培養(yǎng)基（液體） 菌懸液檢測、編碼、查表、鑒定適用于API鑒定細菌有700多種Analytica Products INC的簡稱。法國生物- 梅里埃公司生產(chǎn)的細菌數(shù)值分類分析鑒定系統(tǒng)。約有1 000 種生化反應,可鑒定的細菌大于550 種。目前中國各級疾病預防控制機構在細菌學檢驗中比較多地應用了此項技術 第四十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2、Enterotube 系統(tǒng) 不同培養(yǎng)基分裝不同小槽中，同步接種，培養(yǎng)后檢測、查表、鑒

23、定。第四十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3、Biolog全自動或手動細菌鑒定系統(tǒng) 在96孔的細菌培養(yǎng)板上檢測微生物對不同發(fā)酵性碳源利用情況進行的分類鑒定。自動化、快速 可鑒定細菌有1140多種、酵母菌267種、目前已經(jīng)可用于絲狀真菌。每個孔中含有不同的底物菌懸液或無菌水第四十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月分子生物學指標 DNA堿基因組成是各種生物一個穩(wěn)定的特征，即使個別基因突變，堿基組成也不會發(fā)生明顯變化。第四十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1. DNA的堿基組成(G+Cmol%) 分類學上，用G+C占全部堿基的克分子百分數(shù)(G+Cmol%)來表示各類生物的DNA堿基因組成特征。第五十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 每個生物種都有特定的GC%范圍，因此 可以作為分類鑒定的指標。細菌的GC%范圍為25-75%，變化范圍最大，因此更適合于細菌的分類鑒定。第五十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 GC%測定主要用于對表型特征難區(qū)分的細菌 作出鑒定，并可檢驗表型特征分類的合理性， 從分子水平上判斷物種的親緣關系。