第十微生物的分類與鑒定

第十微生物的分類與鑒定第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二生物分類的原則：①根據(jù)表型特征(形態(tài)學、生理生化學、生態(tài)學等)的相似程度分群歸類。②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)?，F(xiàn)代微生物分類學:已從傳統(tǒng)的微生物分類方法(根據(jù)表型特征來推斷微生物的系統(tǒng)發(fā)育)發(fā)展到按其親緣關系和進化規(guī)律進行分類。第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二揭示微生物的多樣性及其親緣關系，建立自然分類系統(tǒng)。目的：：根據(jù)微生物的相似性和親緣關系，將微生物歸入不同的類群(分類單元)；：根據(jù)國際生物命名法規(guī)給微生物分類單元以科學的名稱；：確定一個新的分類微生物屬于已經(jīng)命名的分類單元的過程。分類命名:鑒定微生物分類學：研究微生物分類理論和方法的學科。

包括：分類、命名和鑒定三個獨立和相關的分類學領域。第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二界門綱目科屬種一、種以上的系統(tǒng)分類單元（一）7級分類單元

種是最基本分類單元第一節(jié)通用分類系統(tǒng)第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二各級分類單元及其詞尾第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、學名微生物的種名采用林奈(1753年)所創(chuàng)立的雙名法命名。

雙名法：就是用屬名和種名兩個部分作為一種生物的學名。

命名規(guī)則：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，學名=屬名+種名加詞+(首次定名人)+現(xiàn)名定名人+現(xiàn)名定名年份

斜體字可省略正體字例如：Staphylococcusaureus

或泛指某一屬的微生物，而不特指某一具體的種時，可用sp.或spp.來表示，例如：Bacillussp.或Bacillusspp.第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二(1)屬(Genus)

通常將具有某些共同特征或密切相關的種歸為一個屬。一般而言，微生物屬間的差異比較明顯。(2)種(Species)

種(物種)是生物分類中最基本的分類單元和分類等級。在種以下分亞種、變種、型、菌株。種是一大群表型特征高度相似、親緣關系極其接近、與同屬內(nèi)的其它物種又有明顯差異的一大群菌株的總稱。伯杰氏(Bengey)給種下的定義是：凡是與典型培養(yǎng)菌非常相同的其他培養(yǎng)菌統(tǒng)一起來區(qū)分成為一個“種”。第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二(3)亞種(subspecies)或變種（variety）正式分類單元中地位最低的分類等級，指其某一明顯而穩(wěn)定的特征與模式種不同的菌株。

(4)培養(yǎng)物培養(yǎng)物是指一定時間一定空間內(nèi)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。微生物的純培養(yǎng)物。(5)菌株(strain)（品系）(病毒稱毒株或株)把同種微生物的不同來源的純培養(yǎng)物或純分離物均可稱為某菌種的一個品系或菌株。它表示任何由一個獨立分離的單細胞繁殖而成的純遺傳型群體及其一切后代。從自然界中分離得到的任何一種微生物的純培養(yǎng)物都可以稱為一個菌株或品系。實驗誘變菌株。第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二BacillussubtilisASI.398BacillussubtilisBF7658生產(chǎn)蛋白酶生產(chǎn)α淀粉酶第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二（7）群指一組具有某些共同性狀的生物。一個種變成另外一個種時產(chǎn)生一系列過渡類型——“群”。如大腸桿菌和產(chǎn)氣腸桿菌兩個種有明顯區(qū)別，但自然界中還存在許多介于此兩種細菌之間的中間類型，因此就將這兩種菌和介于它們之間的中間類型統(tǒng)稱為大腸菌群。第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二圖8-1生物界級的學說發(fā)展（陰影部分表示微生物）第二節(jié)微生物在生物界的地位一、生物的界級分類學學說植物界動物界原生生物界真菌界原核生物界真細菌界古細菌界細菌域古生菌域真核生物域病毒界？第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二20世紀70年代以前，生物類群間的親緣關系判斷的主要根據(jù)：形態(tài)結構——形體微小、結構簡單生理生化——缺少有性繁殖過程行為習性，等等少量的化石資料——化石資料鳳毛麟角表型特征：二、三域?qū)W說及其發(fā)展

第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二20世紀70年代以后，分析和比較生物大分子的結構特征，特別是蛋白質(zhì)、RNA和DNA這些反映生物基因組特征的分子序列，作為判斷各類微生物乃至所有生物進化關系的主要指征。二、三域?qū)W說及其發(fā)展

第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、三域?qū)W說及其發(fā)展

20世紀70年代末，美國伊利諾斯大學的伍斯等用寡核苷酸序列編目分析法對大量微生物和其他生物的16SrRNA和18SrRNA序列進行同源性比較后，驚奇發(fā)現(xiàn)嗜極菌——產(chǎn)甲烷細菌、嗜鹽菌、嗜熱菌、嗜壓菌和嗜酸嗜熱菌等具有既不同于其他細菌，也不同于真核生物的序列特征，這些嗜極菌都是能在地球早期嚴酷自然環(huán)境的極端條件下生存的微生物。提出三域即：細菌域(Bacteria)

古生菌域(Archaea)

真核生物域(Eukarya)第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二圖8-2三域?qū)W說及其生物進化譜系樹比較生物大分子序列差異的數(shù)值構建了系統(tǒng)樹(分子系統(tǒng)樹)。特點: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。細菌域古生菌域真核生物域第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二利用16SrRNA建立分子進化樹的美國科學家伍斯(C.RWoese)第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、三域?qū)W說及其發(fā)展

發(fā)展中新的挑戰(zhàn)：

①認為16SrRNA和18SrRNA分子的進化難以代表整個基因組的分子進化；②許多真核生物的基因組和它們所表達的功能蛋白與細菌更為接近，而不是古生菌。

三域?qū)W說觀點：現(xiàn)在的一切生物均由一個共同的原始祖先，一種小細胞慢慢進化而來。首先分化出細菌和古生菌兩個分枝，而后在古生菌的基礎上吞噬了一些其他生物如藍細菌、α朊細菌(相當于G―細菌)等，經(jīng)過長期的內(nèi)共生后，兩者逐漸進化形成一種新的生物——真核生物。第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)

、各大類微生物的分類系統(tǒng)綱要一、《伯杰氏手冊》細菌的分類系統(tǒng)綱要

1.《伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊》簡介《伯杰氏鑒定細菌學手冊》目前細菌分類鑒定的主要參考書。第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二2.《伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊》提要將原核生物分為古生菌界和細菌界。第一卷：1～14組，包括古生菌、藍細菌、光合細菌和最早分支的屬。第二卷：15～19組，包括變形桿菌(屬G―真細菌類)。第三卷：20～22組，包括低(G+C)含量的G+細菌。第四卷：23組，包括高(G+C)含量的G+細菌(放線菌類)。第五卷：24～30組，包括浮霉狀菌、螺旋體、絲桿菌、擬桿菌、梭桿菌(屬G―細菌類)。第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、Ainsworth真菌的分類系統(tǒng)綱要采用Ainsworth的分類系統(tǒng)(1983年第七版)。它將真菌界分成粘菌門和真菌門，真菌門又分成5個亞門：鞭毛菌亞門接合菌亞門子囊菌亞門半知菌亞門擔子菌亞門菌物界是廣義的真菌。包括粘菌門、假菌門和真菌門(即狹義的真菌)。第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二真菌的分類系統(tǒng)真核生物域(DomainEukaryota)原生動物界(KingdomProtozoa)集胞粘菌門(Acrasiomycota)網(wǎng)柱粘菌門(Dictyosteliomycota)粘菌門(Myxomycota)腫根菌門(Plamodiophoromycota)假菌界(KingdomChromista)絲壺菌門(Hyphochitriomycota)網(wǎng)粘菌門(Labyrinthulomycota)卵菌門(Oomycota)真菌界(KingdomFungi)子囊菌門(Ascomycota)擔子菌門(Basidiomycota)壺菌門(Chytridiomycota)接合菌門(Zygomycota)有絲孢真菌類(MitosporicFungi)第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、真菌的分類系統(tǒng)（1）霉菌的分類系統(tǒng)

霉菌：是在固體營養(yǎng)基質(zhì)上，形成絨毛狀、蜘蛛網(wǎng)狀或棉絮狀菌絲體的真菌。霉菌在真菌分類中分屬于真菌門的4個亞門：即鞭毛菌亞門、接合菌亞門、子囊菌亞門和半知菌亞門（2)酵母菌的分類系統(tǒng)

酵母菌：是以出芽繁殖為主要特征的單細胞真菌的統(tǒng)稱。酵母菌在真菌分類中分屬于真菌門的3個亞門：即子囊菌亞門、擔子菌亞門和半知菌亞門但由于研究酵母的分類方法較研究一般絲狀真菌特殊，荷蘭科學家羅德(Lodder)的分類系統(tǒng)比較全面和實用。第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)微生物分類鑒定的方法一、經(jīng)典分類鑒定方法

二、現(xiàn)代分類鑒定方法

第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二微生物的鑒定方法細胞的形態(tài)和習性水平細胞組分水平蛋白質(zhì)水平核酸水平經(jīng)典現(xiàn)代第四節(jié)微生物分類鑒定的方法第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二一、微生物經(jīng)典分類鑒定方法鑒定步驟：獲得該微生物的純培養(yǎng)物測定一系列必要的鑒定指標查找權威性的菌種鑒定手冊

經(jīng)典分類鑒定中，分類鑒定的依據(jù)(鑒定指標)：

1、形態(tài)學特征

2、生理生化特征

3、生態(tài)學特征

4、血清學反應

5、噬菌體分型(宿主對噬菌體的敏感性分型)第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二一、微生物經(jīng)典分類鑒定方法個體形態(tài)特征：細菌細胞的大小、形狀、排列方式、分枝、有無鞭毛、芽孢和莢膜及其形狀和著生位置、染色反應等方面。群體形態(tài)特征：

在固體培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)和在液體培養(yǎng)基中的生長情況等。1、形態(tài)學特征（一）經(jīng)典的鑒定指標第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二2、生理生化特征

（1）營養(yǎng)特征碳源、氮源和能源的利用能力不同。（2）代謝產(chǎn)物

根據(jù)各種特征性的代謝產(chǎn)物鑒別菌種。（3）酶活性淀粉水解、油脂水解、酪素水解、明膠液化（4）在牛乳培養(yǎng)基中生長的反應

牛乳中是凝固還是胨化，是產(chǎn)酸還是產(chǎn)堿。第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二3、生態(tài)學特征

主要包括：生長溫度(最適、最低和最高溫度)pH值水分滲透壓(是否耐高滲，是否有嗜鹽性等)的適應性需氧性(好氧、微好氧、厭氧及兼性厭氧)

宿主的種類及其與宿主的關系(共生、互生、寄生)第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二4、血清學反應(又稱抗原抗體反應)

優(yōu)點：特異性強、靈敏度高、簡便快速。在微生物分類鑒定中，常用已知菌種、型或菌株制成抗血清(抗體)，根據(jù)它是否與待鑒定的對象發(fā)生特異性結合反應來鑒定未知菌種、型或菌株(抗原)。常用血清學試驗(參見第七章第二節(jié)P267)：凝集反應、沉淀反應、補體結合反應、免疫熒光抗體技術、酶聯(lián)免疫吸附試驗、免疫組織化學等方法。第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二5、噬菌體分型噬菌體有嚴格的寄主范圍。它不僅對種有特異性，而且對同種細菌的不同型也有特異性。可利用這些特性，用已知的專一性噬菌體對未知的相應細菌進行種的鑒定。

參見第一章第六節(jié)P80---噬菌體的應用第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二（二）微生物的微型、簡便、快速或自動化鑒定技術API細菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)“Enterotube”系統(tǒng)“Biolog”全自動和手動細菌鑒定系統(tǒng)第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、現(xiàn)代分類鑒定方法

（一）通過核酸分析鑒定微生物遺傳型（二）細胞化學成分用作鑒定指標（三）數(shù)值分類法

第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二(一)、通過核酸分析鑒定微生物遺傳型

1.DNA的堿基組成[(G+C)mol％]2.核酸的分子雜交①DNA-DNA雜交②DNA-rRNA雜交③核酸探針

第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二3.rRNA寡核苷酸編目分析

一種通過分析原核或真核細胞中最穩(wěn)定的rRNA寡核苷酸序列同源性程度，以確定不同生物間的親緣關系和進化譜系的方法。原核生物：16SrRNA真核生物：18SrRNA特點：核苷酸數(shù)適中，信息量大，易于分析第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二蛋白質(zhì)、RNA和DNA序列進化變化的顯著特點是進化速率相對恒定，也就是說，分子序列進化的改變量(氨基酸或核苷酸替換數(shù)或替換百分率)與分子進化的時間成正比。生物大分子為什么可以作為進化標尺依據(jù)？a)在兩群生物中，如果同一種分子的序列差異很大時，------------進化距離遠，進化過程中很早就分支了。b)如果兩群生物同一來源的大分子的序列基本相同，------------處在同一進化水平上。分子計時器或進化鐘第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二作為進化標尺的生物大分子的選擇原則1）它必須是普遍存在的。2）在所有物種中該分子的功能是相同的。3）為了鑒定大分子序列的同源位置或同源區(qū)，要求所選擇的分子序列必須能嚴格線性排列，以便進行進一步的分析比較。4）分子上序列的改變（突變）頻率應與進化的測量尺度相適應。大量的資料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要的區(qū)域，比功能不重要的分子或分子區(qū)域進化變化速度低。

第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二RNA作為進化的指征的優(yōu)點：16SrRNA被公認為是一把好的譜系分析的“分子尺”1）rRNA具有重要且恒定的生理功能；2）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列區(qū)域，又有中度保