細(xì)菌分類與鑒定

關(guān)于細(xì)菌分類與鑒定第1頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五

地球上的物種估計(jì)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2頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五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(yīng)用，不涉及生物進(jìn)化或不以反映生物親緣關(guān)系為目標(biāo)。b）按照生物系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性水平來分群歸類，其目標(biāo)是探尋各種生物之間的進(jìn)化關(guān)系，建立反映生物系統(tǒng)發(fā)育的分類系統(tǒng)。從進(jìn)化論誕生以來，已經(jīng)成生物學(xué)家普遍接受的分類原則生物系統(tǒng)學(xué)(systematics)第3頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五一、分類單元及其等級(jí)界

（Kingdom）

(Regnum)門

（Phylum）

(Phylum)綱（Class）

(Classis)目（Order）

(Ordo)科（Family）

(Familia)屬（Genus）

(Genus)種（Species）

(Species)第4頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五常用的細(xì)菌分類學(xué)術(shù)語：1）培養(yǎng)物(culture)：一定時(shí)間一定空間內(nèi)微生物的細(xì)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(gè)菌株；對(duì)不同來源的同一種細(xì)菌稱為該菌的不同菌株。同一種細(xì)菌可有許多菌株，其主要性狀應(yīng)該完全相同，次要性狀可稍有差異，通常用地名或動(dòng)物名的縮寫加編號(hào)作菌株名。第5頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五3）型(form或type)：常指亞種以下的細(xì)分。當(dāng)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(shí)，可以細(xì)分為不同的型。（如不同血清型、噬菌型等）微生物的種：具有高度特征相似性的菌株群，這個(gè)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(xué)依據(jù)，不同型的細(xì)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(xué)依據(jù)。4）種（species）：

物種，生物分類中基本的分類單元第6頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五二、細(xì)菌的命名

細(xì)菌的命名依據(jù)“國際細(xì)菌命名法規(guī)”的規(guī)定，學(xué)名用拉丁文，遵循“雙名法”。所謂“雙名法”就是每一種細(xì)菌的拉丁文名稱由屬名和種名兩部分構(gòu)成，屬名第一個(gè)字母必須大寫，其余均應(yīng)小寫（即使種名以人名或地名命名）。整個(gè)屬名及種名在出版物中應(yīng)排成斜體。

如：Escherichiacoli屬名+種名

Salmonellapullorum(S.pullorum)第7頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五屬名重復(fù)出現(xiàn)，可縮寫如：E.coli（大腸桿菌）；

S.pullorum（雞白痢沙門氏菌）只確定屬名，未確定種名的某一株細(xì)菌

Salmonellasp.只確定屬名，未確定種名的若干菌株Salmonellaspp.亞種用subsp.（正體）表示

Pasteurellamultocida

subsp.septica

幾種不同的書寫情況：第8頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五由于細(xì)菌分類單元的劃分缺乏一個(gè)易于操作的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為了減少因采用不同標(biāo)準(zhǔn)界定分類單元所造成的混亂，細(xì)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（typestrain）；亞屬和屬指定模式種（typespecies）；屬以上至目級(jí)分類單元指定模式屬（typegenus）；模式菌株應(yīng)送交菌種保藏機(jī)構(gòu)保藏，以便備查考和索取。美國典型培養(yǎng)物保藏中心（ATCC）德國微生物及細(xì)胞保藏中心（DSM）第9頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五細(xì)菌分類命名權(quán)威雜志:國際系統(tǒng)與進(jìn)化微生物學(xué)雜志（InternationalJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology,IJSEM）任何分離鑒定的新細(xì)菌的有關(guān)論文應(yīng)在該雜志發(fā)表第10頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五二、原核微生物分類系統(tǒng)（一）《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)美國賓夕法尼亞大學(xué)的細(xì)菌學(xué)教授伯杰(D.Bergey)(1860-1937)伯杰氏手冊(cè):是目前進(jìn)行細(xì)菌分類、鑒定的最重要參考書，其特點(diǎn)是描述非常詳細(xì)，包括對(duì)細(xì)菌各個(gè)屬種的特征及進(jìn)行鑒定所需做的實(shí)驗(yàn)的具體方法。第11頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五1923年以來已出至第九版(1994)；第九版伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)設(shè)立35個(gè)群，將古細(xì)菌部改編為5個(gè)群，全書描寫了約500個(gè)屬。劃分為四大類：

第一類具細(xì)胞壁的革蘭氏陰性真細(xì)菌第二類具細(xì)胞壁的革蘭氏陽性真細(xì)菌第三類無細(xì)胞壁的真細(xì)菌第四類古細(xì)菌伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)第12頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五（二）伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)(Bergey’sManualofSystematicBacteriology)第一版1984年問世，至1989年出齊，共4卷。第二版由GeorgeGarrity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(cè)序所產(chǎn)生的許發(fā)育)分類系統(tǒng)。第13頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五四、微生物分類鑒定的依據(jù)

根據(jù)微生物分類學(xué)中使用的技術(shù)和方法，可把它們分成四個(gè)不同的水平：①細(xì)胞形態(tài)和行為水平；②細(xì)胞組分水平；③蛋白質(zhì)水平；④基因組水平。在微生物分類學(xué)發(fā)展的早期，主要的分類鑒定指標(biāo)是以在細(xì)胞形態(tài)和習(xí)性為主，可稱為經(jīng)典的分類鑒定法第14頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五五、微生物分類鑒定的方法生物分類的傳統(tǒng)指標(biāo)分子生物學(xué)指標(biāo)微型、簡便、快速或自動(dòng)化鑒定技術(shù)細(xì)菌的數(shù)值分類

第15頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五形態(tài)學(xué)特征生理學(xué)特征生態(tài)學(xué)特征

從不同層次，用不同學(xué)科的技術(shù)方法來研究和比較不同微生物的細(xì)胞、細(xì)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(biāo)第16頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五一、形態(tài)學(xué)特征培養(yǎng)特征、運(yùn)動(dòng)性、特殊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞形態(tài)及其染色特性、等等微生物分類和鑒定的重要依據(jù)：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(jié)構(gòu)的細(xì)菌；b）許多形態(tài)學(xué)特征依賴于多基因的表達(dá)，具有相對(duì)的穩(wěn)定性；第17頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五二、生理生化特征與微生物的酶和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的本質(zhì)和活性直接相關(guān)；代謝產(chǎn)物等營養(yǎng)類型；與氧的關(guān)系；對(duì)溫度的適應(yīng)性；對(duì)pH的適應(yīng)性；對(duì)滲透壓的適應(yīng)性；酶及蛋白質(zhì)都是基因產(chǎn)物；對(duì)微生物生理生化特征的比較也是對(duì)微生物基因組的間接比較；測(cè)定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多；第18頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五1、API細(xì)菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)2、Enterotube系統(tǒng)3、Biolog全自動(dòng)或手動(dòng)細(xì)菌鑒定系統(tǒng)微型、簡便、快速或自動(dòng)化鑒定技術(shù)第19頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五1、API細(xì)菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)菌種基本培養(yǎng)基（液體）

菌懸液檢測(cè)、編碼、查表、鑒定適用于API鑒定細(xì)菌有700多種AnalyticaProductsINC的簡稱。法國生物-梅里埃公司生產(chǎn)的細(xì)菌數(shù)值分類分析鑒定系統(tǒng)。約有1000種生化反應(yīng),可鑒定的細(xì)菌大于550種。目前中國各級(jí)疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)在細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)中比較多地應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)第20頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五2、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(cè)、查表、鑒定。第21頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五3、Biolog全自動(dòng)或手動(dòng)細(xì)菌鑒定系統(tǒng)

在96孔的細(xì)菌培養(yǎng)板上檢測(cè)微生物對(duì)不同發(fā)酵性碳源利用情況進(jìn)行的分類鑒定。自動(dòng)化、快速

可鑒定細(xì)菌有1140多種、酵母菌267種、目前已經(jīng)可用于絲狀真菌。每個(gè)孔中含有不同的底物菌懸液或無菌水第22頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五分子生物學(xué)指標(biāo)DNA堿基因組成是各種生物一個(gè)穩(wěn)定的特征，即使個(gè)別基因突變，堿基組成也不會(huì)發(fā)生明顯變化。第23頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五1.DNA的堿基組成(G+Cmol%)

分類學(xué)上，用G+C占全部堿基的分子百分?jǐn)?shù)(G+Cmol%)來表示各類生物的DNA堿基因組成特征。第24頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五

每個(gè)生物種都有特定的GC%范圍，因此可以作為分類鑒定的指標(biāo)。細(xì)菌的GC%范圍為25--75%，變化范圍最大，因此更適合于細(xì)菌的分類鑒定。第25頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五

GC%測(cè)定主要用于對(duì)表型特征難區(qū)分的細(xì)菌作出鑒定，并可檢驗(yàn)表型特征分類的合理性，從分子水平上判斷物種的親緣關(guān)系。G+C含量的比較主要用于分類鑒定中的否定但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它們之間具有近的親緣關(guān)系。第26頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五

同一個(gè)種內(nèi)的不同菌株G+C含量差別應(yīng)在4～5%以下；同屬不同種的差別應(yīng)低于10～15%；

G+C含量已經(jīng)作為建立新的微生物分類單元的一項(xiàng)基本特征，它對(duì)于種、屬甚至科的分類鑒定有重要意義。

若二個(gè)在形態(tài)及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其G+C含量的差別大于5%，則肯定不是同一個(gè)種，大于15%則肯定不是同一個(gè)屬。第27頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五2.核酸的分子雜交

不同生物DNA堿基排列順序的異同直接反映生物之間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，堿基排列順序差異越小，它們之間的親緣關(guān)系就越近，反之亦然。

直接分析比較DNA的堿基排列順序------由于技術(shù)上的困難目前尚難以普遍地進(jìn)行；

核酸分子雜交(hybridization)間接比較不同微生物DNA堿基排列順序的相似性第28頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五3.生物信息學(xué)分析

隨著微生物基因信息，特別是全基因組完全測(cè)序的不斷增加，我們可以通過各種計(jì)算機(jī)軟件對(duì)不同物種的遺傳信息進(jìn)行直接比較，從而分析不同微生物間的親緣關(guān)系。第29頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五4、16SrRNA和系統(tǒng)發(fā)育樹(1).16SrRNA的順序和進(jìn)化培養(yǎng)微生物提取、純化細(xì)菌基因組設(shè)計(jì)引物PCR擴(kuò)增16SrRNA分析比較微生物之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系第30頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五(2).特征序列或序列印記（signaturesequence）通過對(duì)rRNA全序列資料的分析比較（特別是采用計(jì)算機(jī)）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(diǎn)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31頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五(3)系統(tǒng)發(fā)育樹(phylogenetictree)

通過比較生物大分子序列差異的數(shù)值構(gòu)建的系統(tǒng)樹稱為分子系統(tǒng)樹，其特點(diǎn)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(guān)系。第32頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期五16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹第33頁，共35頁，202