微生物分類年

微生物分類年1第1頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)通用分類單元第二節(jié)微生物在自然界的地位第三節(jié)各大類微生物的分類系統(tǒng)綱要第四節(jié)微生物分類鑒定的方法2第2頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四第一節(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他們進行分類。分類學(xué)內(nèi)容涉及三個相互依存又有區(qū)別的組成部分：分類、命名和鑒定。

3第3頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四分類（classification）是根據(jù)一定的原則（表型特征相似性或系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性）對微生物進行分群歸類，根據(jù)相似性或相關(guān)性水平排列成系統(tǒng)，并對各個分類群的特征進行描述，以便考察和對未被分類的微生物進行鑒定；命名（nomenclature）是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個分類群一個專有的名稱；鑒定（identification或determination）則是指借助于現(xiàn)有的微生物分類系統(tǒng)，通過特征測定，確定未知的、新發(fā)現(xiàn)的或未明確分類地位的微生物所應(yīng)歸屬分類群的過程。4第4頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四一.分類單元及其等級

界Kingdom

門Phylum——亞門綱Class——亞綱目Order——亞目科Family——亞科屬Genus

種Species5第5頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四二、微生物的命名規(guī)則：命名按照《國際細菌命名法規(guī)》，一般采用林奈氏雙名法。學(xué)名=屬名+種名+（首次命名人）+現(xiàn)在命名人+現(xiàn)名命名時間

排斜體字排正體字（一般省略）6第6頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四如：大腸桿菌:Escherichiacoli(Migula)Castellani&Chalmers1919屬名:名詞,大寫首字母,一般描繪主要形態(tài)或生理特征。種名:形容詞,小寫,代表一個種次要特征。未確定種名或不指特定的種時，可在屬名后加sp.（表示單數(shù)）或SPP.（表示雙數(shù)）表示。

如Aspergillusniger曲霉黑色的黑曲霉

7第7頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四其他:某屬中一個種或幾個種時，屬后加sp.或SPP.

Micrococcussp.(spp.)一種或一批小單孢菌當微生物是一個亞種或變種時，應(yīng)按三名法命名既：學(xué)名=屬名+種名+（subsp或var）+亞種（變種）名稱

排斜體

排正體（可省略）排斜體（不可省略）如：橢圓釀酒酵母Saccharomycescerevisiae（subsp/var）ellipsoideus8第8頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四新名稱的發(fā)表根據(jù)細菌命名法規(guī)的規(guī)定，有效發(fā)表新的細菌名稱應(yīng)在公開發(fā)行的刊物上進行，在菌種目錄、會議記錄、會議論文摘要的均不能視為有效發(fā)表。此外，若新名稱是在國際系統(tǒng)細菌學(xué)雜志（IJSB）以外的其他雜志上發(fā)表的，還必須經(jīng)過新名稱的合格化發(fā)表，被認為合格后，在該雜志上定期公布，命名日期即從公布之日算起，否則不算合格發(fā)表，也不能取得國際上的承認。發(fā)表新名稱時，應(yīng)在新名稱之后加上所屬新分類等級的縮寫詞，如新目“ord.nov.”、新屬“gen.nov.”、新種“sp.nov.”等。

9第9頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四俗名（commonname）:普通的、通俗的、地區(qū)性的名字，具有簡明和大眾化的優(yōu)點，但往往涵義不夠確切，易于重復(fù)，使用范圍局限。如綠膿桿菌：銅綠假單孢菌Pseudomonasaeruginosa白念菌：白色假絲酵母Candidaalbicans金葡萄：金黃色葡萄球菌Staphylococcusaureus

10第10頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四常用的細菌分類術(shù)語培養(yǎng)物（culture),是指一定時間一定空間內(nèi)微生物的細胞群或生長物。種（species),是生物分類中基本的分類單元和分類等級。是一大群表型特征高度相似，親緣關(guān)系極其接近、與同屬內(nèi)的其他物種有明顯差異的一大群菌株的總稱。

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，不足以分為心的亞種時，可以細分為不同的型。11第11頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四菌株（strain)或品系，從自然界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，也可以稱為一個新的菌株，以便與原來的菌株相區(qū)別。模式菌株：一個被指定為能代表一個種群的菌株，是活體標本12第12頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)微生物在自然界的地位科學(xué)家估計有分類紀錄的各類物種大約有150萬，其中微生物超過10萬種，而且其數(shù)目還在不斷增加。微生物學(xué)工作者要認識、研究和利用微生物或控制有害微生物，必須對它們進行分類（classification）。

13第13頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四1、兩界系統(tǒng)動物界Animalia：不具細胞壁，可運動，不進行光合作用。植物界Plantae：具有細胞壁，不運動，可行光合作用。三界：原生生物界Protista：（E.H.Haeckel,1866年提出）

14第14頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四2、五界系統(tǒng)

R.H.Whitakker,Science,163:150-160,1969

原核生物界Monera：細菌、放線菌等

原生生物界Protista：藻類、原生動物、粘菌等

真菌界Fungi：酵母、霉菌

動物界Animalia：

植物界Plantae：

五界系統(tǒng)是以細胞結(jié)構(gòu)分化的等級以及和光合、吸收、攝食這三種主要營養(yǎng)方式有關(guān)的組織類型為基礎(chǔ)的。

六界：加上病毒界。

15第15頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四3.三界（域）系統(tǒng)

Woese用寡核苷酸序列編目分析法對60多株細菌的16SrRNA序列進行比較后發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)甲烷細菌完全沒有作為細菌特征的那些序列，于是提出了生命的第三種形式-古細菌(archaebacteria)。隨后對包括某些真核生物在內(nèi)的大量菌株進行了16SrRNA(18SrRNA)序列的分析比較，又發(fā)現(xiàn)極端嗜鹽菌和極端嗜酸嗜熱菌也和產(chǎn)甲烷細菌一樣，具有既不同其他細菌也不同于其核生物的序列特征，而它們之間則具有許多共同的序列特征。

三界(域)為：Bacteria(細菌)、Archaea(古生菌)和Eukarya(真核生物)。

16第16頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四17第17頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)各大類微生物的分類系統(tǒng)綱要一、原核生物分類系統(tǒng)

細菌鑒定手冊1.《伯杰氏細菌鑒定手冊》（Bergey’s

Manual

of

Determinative

Bacteriology）（1923-1974的1-8版）

2.《伯杰氏系統(tǒng)細菌學(xué)手冊》（Bergey’s

Manual

of

systematic

Bocteriology,

1984）

放線菌：中國科學(xué)院微生物研究所編著的放線菌目分科、分屬檢索表?？死骼锬峥煞颍ㄇ疤K聯(lián)）“細菌放線菌分類手冊”。瓦克斯曼（美）“放線菌分類”18第18頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四二、真菌的分類系統(tǒng)Ainsworth(1973)的分類系統(tǒng)。Ainsuorth

and

Bisby’s的《真菌學(xué)辭典》《Dictionary

of

the

Fungi,

Sixth.edition,

1971》19第19頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四

1.經(jīng)典鑒定分類法2.數(shù)值分類法3.化學(xué)分類法

4.遺傳分類法第四節(jié)微生物分類鑒定的方法

20第20頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四四個水平：細胞的形態(tài)和習(xí)性水平：營養(yǎng)需求等細胞組分水平：細胞壁蛋白質(zhì)水平：氨基酸核酸水平：堿基，16sRNA21第21頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四兩大類方法：微生物鑒定的經(jīng)典方法微生物鑒定的現(xiàn)代方法22第22頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四菌種鑒定的共同步驟：獲得該微生物的純培養(yǎng)物測定必要的鑒定指標查找權(quán)威性的菌種鑒定手冊23第23頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四

1.經(jīng)典鑒定分類法一、形態(tài)學(xué)和生理生化特征1．形態(tài)學(xué)特征

形態(tài)學(xué)特征始終被用作微生物分類和鑒定的重要依據(jù)之一，其中有兩個重要原因：一是它易于觀察和比較，尤其是在真核微生物和具有特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)的細菌中；二是許多形態(tài)學(xué)特征依賴于多基因的表達，具有相對的穩(wěn)定性。因此，形態(tài)學(xué)特征不僅是微生物鑒定的重要依據(jù)，而且也往往是系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性的一個標志。常用于原核生物分類鑒定的形態(tài)學(xué)特征24第24頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四個體:細胞形態(tài),大小,排列方式,染色,運動等

形態(tài)特征:菌落形態(tài)

營養(yǎng)要求:碳源,氮源,礦質(zhì)元素

生理生化特征:代謝產(chǎn)物種類,產(chǎn)量,顯色反應(yīng)

酶:產(chǎn)酶種類和反應(yīng)特征

生態(tài)學(xué)特征:生長溫度,氧需求,酸堿度,宿主種類

血清學(xué)反應(yīng)噬菌體的敏感性其他

:全細胞蛋白的分析等25第25頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四細菌的培養(yǎng)特征26第26頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四與微生物的酶和調(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；對溫度的適應(yīng)性；對pH的適應(yīng)性；對滲透壓的適應(yīng)性；酶及蛋白質(zhì)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；生理生化特征27第27頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四28第28頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四1、API細菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)2、Enterotube系統(tǒng)3、Biolog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(shù)29第29頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四1、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AnalyticaProductsINC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1000種生化反應(yīng),可鑒定的細菌大于550種。目前中國各級疾病預(yù)防控制機構(gòu)在細菌學(xué)檢驗中比較多地應(yīng)用了此項技術(shù)30第30頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四31第31頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四2、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、鑒定。32第32頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四該裝置可做下列15種試驗：葡萄糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，賴氨酸和鳥氨酸脫羧酶，硫化氫，靛基質(zhì)，乳糖和衛(wèi)矛醇發(fā)酵，苯丙氨酸脫氨酶，尿素酶和檸檬酸鹽,側(cè)金盞花醇、阿拉伯糖、山梨醇和V.P試驗等試驗。查閱專門設(shè)計的結(jié)果判定表。Enterotube系統(tǒng)33第33頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四3、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34第34頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四1.數(shù)值分類法現(xiàn)代鑒定方法35第35頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四即統(tǒng)計分類法，在200年前M.Adanson（1727-1806，法國植物學(xué)家）發(fā)表的分類原理基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展而來的。主要觀點：在一個分類群中，其所含信息量越大，即分類所依據(jù)的性狀越多，其分類效果也越好；順序建立自然分類單元時，每個性狀都是等權(quán)的；任何兩分類實體間的整體相似性，都是由每一對的相似性計算而來的；能夠由類群間相似性的差異識別不同的分類實體；如果給予有關(guān)進化途徑和機制的某些假定，可以從組群的分類學(xué)結(jié)構(gòu)或從性狀相關(guān)上作出種系發(fā)生的推論；分類學(xué)應(yīng)作為一門經(jīng)驗科學(xué)來看待和實踐；數(shù)值分類學(xué)是以表象相似性為基礎(chǔ)的。36第36頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四測定100項以上的各種性狀，利用計算機進行菌株的相互比較，并得出總的相似值。一般認為同種微生物菌株之間的相似值≧80%。37第37頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四38第38頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四細胞成分分析內(nèi)容在分類水平上的作用細胞壁肽聚糖結(jié)構(gòu)多糖種和屬胞壁酸脂肪酸膜極性類脂種和屬霉菌酸蛋白質(zhì)氨基酸序列分析血清學(xué)比較屬和屬以上單位電泳圖酶譜代謝產(chǎn)物脂肪酸種和屬全細胞成分分析熱解-氣液色譜分析種和亞種熱解-質(zhì)譜分析2.化學(xué)分類法39第39頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四(1).DNA堿基比例的測定DNA分子含有四種堿基：腺嘌呤、鳥胞嘧啶胸腺.DNA的堿基組成和排列順序決定生物的遺傳性狀.每一個微生物物種的DNA中的(G+C)mol%的數(shù)值是恒定的,不會隨著環(huán)境及培養(yǎng)條件等的變化而變化,而且在同一個屬不同種之間,GC含量不會差異太大,具有一定的范圍,因此可以作為判定的微生物間親緣關(guān)系的依據(jù)3.遺傳分類法40第40頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四80年代以前螺菌屬(Spirillum)不同的G+C含量高達38%～66%,后來伯杰氏手冊(1984)結(jié)合其他特征已將其分為三個屬:螺藻屬、海洋螺菌屬(Oceanospirillum)和水螺菌屬(Aquaspirillum),它們的G+C含量分別為38%、42%～51%和49%～66%;過去根據(jù)形學(xué)特征曾認為球菌屬(Micrococcus)葡萄球菌屬(Staphylococcus)是關(guān)系很近的兩個屬,因而長期放在一個科里,由于G+C含量的差異表明它們的親緣關(guān)系相當遠,現(xiàn)在根據(jù)16SrDNA序列資料已進行新的調(diào)整.41第41頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四然而,值得強調(diào)的是:G+C含量的分類學(xué)意義主要是作為建立新分類單元的一項基本特征和把那些G+C含量差別大的種類排除出某一分類單元.

測定DNA堿基組成的方法很多,常用的是:

熱變性溫度法、浮力密度法和高效液相色譜法.

細菌DNAG+C或A+T摩爾百分比能反映細菌間DNA分子同源程度，不同種屬間G+Cmol%范圍在25%~75%之間，但同一種細菌G+Cmol%相當穩(wěn)定，不受菌齡、培養(yǎng)條件和其他外界因素影響.親緣關(guān)系越近的細菌，G+Cmol%越相近，親緣關(guān)系較遠的細菌，G＋Cmol%也不同，但G＋Cmol%相同或近似其親緣關(guān)系不一定相近。42第42頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四（2）核酸的分子雜交

生物的遺傳信息以（遺傳密碼）形式線性的排列在DNA分子中，不同DNA堿基排列順序的異同直接反映這些生物之間親緣關(guān)系的遠近，堿基排列順序差異越小，它們之間的親緣關(guān)系越近，反之亦然。

其基本步驟均是先提取菌株的DNA，加熱變性解鏈，然后將兩種變性的DNA（其中一種為標記DNA或rRNA）混合液在一定的溫度下保溫復(fù)性，重新得到雜交的雙螺旋DNA分子，鑒定其雙螺旋結(jié)合率。結(jié)合率的大小反映了DNA堿基序列的相似程度和菌種之間的親緣關(guān)系的親疏。

43第43頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四

核酸分子雜交在微生物分類鑒定中的應(yīng)用包括：DNA—DNA雜交、DNA—rRNA雜交以及根據(jù)核酸雜交特異性原理制備核酸探針。(1)DNA—DNA雜交

親緣關(guān)系相對近的微生物之間的親緣比較(2)DNA—rRNA雜交

親緣關(guān)系相對遠的微生物之間的親緣比較(3)核酸探針

利用特異性的探針，用于細菌等的快速鑒定44第44頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四核酸分子雜交法遺傳分類法45第45頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四(3).rRNA寡核苷酸編目分析遺傳分類法一種通過分析原核或真核細胞中最穩(wěn)定的rRNA寡核苷酸序列同源行程度,以確定不同生物間的親緣關(guān)系和進化譜系的方法46第46頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四確定生物之間的進化關(guān)系，須挑選大分子來進行序列研究。在挑選大分子時應(yīng)注意：①它必須普遍存在于所研究的各個生物類群中。

所研究的是整個生命界的進化，那么所選擇的分子必須在所有生物中存在，這樣才便于分析和比較。

②選擇在各種生物中功能同源的大分子。

催化不同反應(yīng)的酶的氨基酸序列或者具有不同功能核酸的核苷酸序列不能進行比較，因為功能不相關(guān)的分子也意味著進化過程中來源不同，對這一類不相關(guān)分子進行比較也不期望他們會表現(xiàn)出序列的相似性。所以，大分子進化的研究必須從鑒定大分子的功能開始。

47第47頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四③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還應(yīng)注意根據(jù)所比較的各類生物之間的進化距離來選擇適當?shù)姆肿有蛄小?8第48頁，共56頁，2023年，2月20日，星期四rRNA作為進化的指征

大量的實驗研究表明：在眾多的生物大分子中，最適合于揭示各類生物親緣關(guān)系的是rRNA,尤其是16SrRNA。16SrRNA所以被普遍公認是一把好的譜系分析的“分子尺”，這是因為：49第49頁，共56頁，2023年，2月20