微生物的分類鑒定

微生物的分類鑒定形成于35億年前得微生物化石主要就是些類似簡(jiǎn)單桿狀細(xì)菌得原始生物形成于8、5億年前得微生物化石20億年前以后得巖石中得微生物得化石形態(tài)多樣性明顯增多形成于10億年前得微生物化石形態(tài)上非常類似于現(xiàn)代得藍(lán)細(xì)菌,進(jìn)行不產(chǎn)氧光合作用得光能自養(yǎng)菌,及化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)得硫細(xì)菌。形態(tài)上類似于現(xiàn)代得綠藻(真核生物)微生物分類學(xué)得基本任務(wù):

對(duì)已知得大量得提煉出分類單元1、分類2、鑒定3、命名給新發(fā)現(xiàn)物種命名(一般用拉丁語(yǔ))對(duì)未知得個(gè)別得進(jìn)行鑒定,歸入分類系統(tǒng)一分類單元界(Kingdom)門(Phylum或Division)

綱(Class)

目(Order)

科(Family)

屬(Genus)

種(Species)

第一節(jié)通用分類單元

二種得概念

動(dòng)物得種:凡兩個(gè)能互相交配產(chǎn)生具有有性生殖能力得物種。微生物得種:就是最基本得分類單元,她就是表型特征高度相似,親緣關(guān)系極其相近,與同屬內(nèi)得其她種有著明顯差異得菌株得總稱。

菌株(Strain):任何由一個(gè)獨(dú)立分離得單細(xì)胞繁殖而成得純種得種群(純培養(yǎng)物)及其一切后代。

模式菌株(種):就是被指定得代表一個(gè)種得菌株,該菌株具有此種得各個(gè)典型形狀,即具體得種。

BacillussubtilisASI、398BacillussubtilisBF7658生產(chǎn)蛋白酶生產(chǎn)α淀粉酶10大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流三學(xué)名

屬名:在前,一般用拉丁文名詞表示,字首字母大寫,表示形態(tài)、構(gòu)造等主要特征。

種名:在后,常用拉丁文形容詞表示,全部小寫,表示來(lái)源、寄主、顏色等次要特征。若所分離得菌株只鑒定到屬,而未鑒定到種,可用sp來(lái)表示,例如Bacillussp、(spp、)1、雙名法

學(xué)名＝屬名＋種加詞＋(首次定名人)＋現(xiàn)定名人＋定名年份

斜體正體(一般省略)

2、三名法

命名一亞種或變種時(shí)用三名法。

學(xué)名＝屬名＋種加詞＋符號(hào)Subsp或Var＋亞種或變種得加詞

斜體正體(可省)斜體

亞種(subspecies,subsp,ssp、):進(jìn)細(xì)一步得分類單元,一般指除某一明顯而穩(wěn)定得特征外,其余鑒定特征與模式種相同得種。

變種(Variety,Var):亞種得同義詞,現(xiàn)已不用。型(Form):菌株得同義詞,現(xiàn)已廢除。四微生物在生物界中得分類地位1、界級(jí)分類1753年,二界:動(dòng)物界、植物界*;1860年,三界:動(dòng)物界、植物界、原始生物界*;

1956年,四界:動(dòng)物界、植物界、原始生物界*(原生動(dòng)物、真菌、藻類)、菌界*(細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌);1949年,六界:后生動(dòng)物界、后生植物界、原生生物界*、真菌界*、原核生物界*、病毒界*;

1977年,王大耜

六界:在五界基礎(chǔ)上加一病毒界*;1996年,六界:動(dòng)物界、植物界、原生生物界*、真菌界*、真細(xì)菌界*、古細(xì)菌界*。1969年,五界:動(dòng)物界、植物界、原生生物界*、真菌界*、原核生物界*;2、三域?qū)W說(shuō)(三原界系統(tǒng))細(xì)菌域(真細(xì)菌原界)、古細(xì)菌域(古細(xì)菌原界)、真核生物域(真核生物原界)古細(xì)菌特點(diǎn):1)細(xì)胞壁缺乏常規(guī)肽聚糖成分;2)細(xì)胞壁類脂成份特殊;3)16srRNA核苷酸序列特殊;4)tRNA成份特殊,無(wú)T;5)Pr合成得起始密碼特殊:甲硫氨酸(與真核生物同);6)生態(tài)條件特殊。

五各大微生物得分類系統(tǒng)1、細(xì)菌細(xì)菌、放線菌等原核微生物得分類系統(tǒng)很多,目前較有代表性和最有影響得分類系統(tǒng)就是美國(guó)得《伯杰氏細(xì)菌學(xué)鑒定手冊(cè)》(Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology,簡(jiǎn)稱“手冊(cè)”)1923年第一版以來(lái),相繼于1925、1930、1934、1939、1948、1957、1974和1994年出版了第二版至第九版2000年,Bergey’sManualofSystematicBacteriology第二版編輯完成并分成5卷陸續(xù)出版。在此第二版中,細(xì)菌域分為16門,26組,27綱,62目,163科,814屬,收集了4727個(gè)種。古菌域分為2門,5組,8綱,11目,17科,63屬,收集了208個(gè)種。供收集進(jìn)原核微生物4935個(gè)種。在1984～1989年間,“手冊(cè)”得出版者出版了《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’sManualofSystematicBacteriology,簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)分類學(xué)手冊(cè)”)與“手冊(cè)”有很大不同:首先就是在各級(jí)分類單元中廣泛采用細(xì)胞化學(xué)分析、數(shù)值分類方法和核酸技術(shù),尤其就是16SrRNA寡核苷酸序列分析技術(shù),以闡明細(xì)菌得親緣關(guān)系,并對(duì)第八版手冊(cè)得分類作了必要得調(diào)整。2、菌物(真菌)

1995年,《安·貝氏菌物詞典》,第八版。第二節(jié)微生物得分類鑒定一經(jīng)典指標(biāo)1、個(gè)體細(xì)胞形態(tài)、大小、排列方式,染色反應(yīng),有無(wú)運(yùn)動(dòng),各種特殊構(gòu)造特征等2、形態(tài)特征菌落形態(tài),在固體、半固體或液體培養(yǎng)基中得生長(zhǎng)狀態(tài)等3、營(yíng)養(yǎng)要求碳源、氮源、礦質(zhì)元素、生長(zhǎng)因子等4、生理生化特征代謝產(chǎn)物種類、產(chǎn)量、顯色反應(yīng)等產(chǎn)酶種類和反應(yīng)特征等5、酶生理生化特征在以實(shí)用為主要目得表型分類中,生理生化特征往往就是細(xì)菌分類鑒定得主要特征。腸道菌科細(xì)菌屬和種得分類鑒定就就是如此。能否發(fā)酵乳糖能否以檸檬酸為唯一碳源產(chǎn)生賴氨酸、脫羧酶志賀氏菌屬產(chǎn)生硫化氫沙門氏菌屬就是否產(chǎn)生3-羥基丁酮檸檬酸桿菌屬埃希氏桿菌屬腸桿菌屬6、生態(tài)學(xué)特性生長(zhǎng)溫度,對(duì)氧得需要,酸堿度要求,宿主種類,生態(tài)分布等7、血清學(xué)反應(yīng)8、噬菌體得敏感性形態(tài)和生理生化特征就是最常用得細(xì)菌分類、鑒定指標(biāo)在現(xiàn)代微生物分類中,任何能穩(wěn)定地反映微生物種類特征得資料,都有分類學(xué)意義,都可以作為分類鑒定得依據(jù)。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(細(xì)胞得、分子得),用不同學(xué)科(化學(xué)、物理學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)等)得技術(shù)方法來(lái)研究和比較不同微生物得細(xì)胞、細(xì)胞組分或代謝產(chǎn)物,從中發(fā)現(xiàn)得反映微生物類群特征得資料。生物分類得傳統(tǒng)指標(biāo):二現(xiàn)代指標(biāo)

(一)遺傳學(xué)指標(biāo)1、DNA中G+Cmol%分析1)每個(gè)生物種都有特定得G+C%范圍,因此可以作為分類鑒定得指標(biāo)。細(xì)菌得GC%范圍為25--75%,變化范圍最大,因此更適合于細(xì)菌得分類鑒定。2)GC%測(cè)定主要用于對(duì)表型特征難區(qū)分得細(xì)菌作出鑒定,并可檢驗(yàn)表型特征分類得合理性,從分子水平上判斷物種得親緣關(guān)系。3)使用原則:G+C含量得比較主要用于分類鑒定中得否定每一種生物都有一定得堿基組成,親緣關(guān)系近得生物,她們應(yīng)該具有相似得G+C含量,若不同生物之間G+C含量差別大表明她們關(guān)系遠(yuǎn)。但具有相似G+C含量得生物并不一定表明她們之間具有近得親緣關(guān)系。同一個(gè)種內(nèi)得不同菌株G+C含量差別應(yīng)在4～5%以下;同屬不同種得差別應(yīng)低于10～15%;若二個(gè)在形態(tài)及生理生化特性方面極其相似得菌株,如果其G+C含量得差別大于5%,則肯定不就是同一個(gè)種,大于15%則肯定不就是同一個(gè)屬。①

80年代以前螺菌屬(Spirillum)不同種得G+C含量范圍寬達(dá)38～66%,后來(lái)“伯杰氏手冊(cè)”(1984)結(jié)合其她特征已將其分成三個(gè)屬:螺菌屬、海洋螺菌屬(Oceanospirillum)和水螺菌屬(Aquaspirillum)她們G+C含量分別為38%、42～51%和49～66%;②過(guò)去根據(jù)形態(tài)學(xué)特征曾認(rèn)為微球菌屬(Micrococcus)和葡萄球菌屬(Staphylococcus)就是關(guān)系很近得兩個(gè)屬,因而長(zhǎng)期放在一個(gè)科內(nèi),由于G+C含量得差異(分別為30～38%和64～75%)表明她們親緣關(guān)系相當(dāng)遠(yuǎn),現(xiàn)在根據(jù)16SrRNA序列資料已進(jìn)行新得調(diào)整。在疑難菌株鑒定、新種命名、建立一個(gè)新得分類單位時(shí),G+C含量就是一項(xiàng)重要得,必不可少得鑒定指標(biāo)。其分類學(xué)意義主要就是作為建立新分類單元得一項(xiàng)基本特征和把那些G+C含量差別大得種類排除出某一分類單元。G+C含量得比較主要用于分類鑒定中得否定2、核酸得分子雜交不同生物DNA堿基排列順序得異同直接反映生物之間親緣關(guān)系得遠(yuǎn)近,堿基排列順序差異越小,她們之間得親緣關(guān)系就越近,反之亦然。直接分析比較DNA得堿基排列順序------由于技術(shù)上得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堿基排列順序得相似性1)DNA-DNA雜交;(親緣關(guān)系相對(duì)近得微生物之間得親緣關(guān)系比較)2)DNA-rRNA雜交;(親緣關(guān)系相對(duì)遠(yuǎn)得微生物之間得親緣關(guān)系比較)3)核酸探針;(利用特異性得探針,用于細(xì)菌等得快速鑒定)特異性得探針主要用于病原微生物得快速鑒定3、電子雜交隨著微生物基因信息,特別就是全基因組完全測(cè)序得不斷增加,我們可以通過(guò)各種計(jì)算機(jī)軟件對(duì)不同物種得遺傳信息進(jìn)行直接比較,從而分析不同微生物間得親緣關(guān)系。蛋白質(zhì)、RNA和DNA序列進(jìn)化變化得顯著特點(diǎn)就是進(jìn)化速率相對(duì)恒定,也就就是說(shuō),分子序列進(jìn)化得改變量(氨基酸或核苷酸替換數(shù)或替換百分率)與分子進(jìn)化得時(shí)間成正比。4、16SrRNA編目分析

a)在兩群生物中,如果同一種分子得序列差異很大時(shí),------------進(jìn)化距離遠(yuǎn),進(jìn)化過(guò)程中很早就分支了。b)如果兩群生物同一來(lái)源得大分子得序列基本相同,------------處在同一進(jìn)化水平上。16SrRNA被普遍公認(rèn)為就是一把好得譜系分析得“分子尺”:1)rRNA具有重要且恒定得生理功能;2)在16SrRNA分子中,有高度保守、中度保守和高度變化序列區(qū)域,因而她適用于進(jìn)化距離不同得各類生物親緣關(guān)系得研究;3)16SrRNA分子量大小適中,便于序列分析;4)rRNA在細(xì)胞中含量大(約占細(xì)胞中RNA得90%),也易于提取;5)16SrRNA普遍存在于真核生物(同源分子就是18SrRNA)和原核生物中。因此她可以作為測(cè)量各類生物進(jìn)化得工具。4、16SrRNA編目分析

核糖體RNA利用16SrRNA建立分子進(jìn)化樹(shù)得美國(guó)科學(xué)家

CarlWoese

rRNA和系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)1、rRNA得順序和進(jìn)化培養(yǎng)微生物提取并純化rRNArRNA序列測(cè)定分析比較微生物之間得系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系(從cDNA序列得出)用反轉(zhuǎn)錄酶和雙脫氧測(cè)序法對(duì)微生

物培養(yǎng)物進(jìn)行測(cè)序得步驟用PCR法進(jìn)行rRNA測(cè)序a代表16SrRNA得全長(zhǎng)c系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)b進(jìn)化距離,即任意兩個(gè)生物RNAs間非同源序列得比例2、特征序列或序列印記(signaturesequence)通過(guò)對(duì)rRNA全序列資料得分析比較(特別就是采用計(jì)算機(jī))發(fā)現(xiàn)得在不同種群水平上得特異特征性寡核苷酸序列,或在某些特定得序列位點(diǎn)上出現(xiàn)得單堿基印記。特征序列有助于迅速確定某種微生物得分類歸屬,或建立新得分類單位。定義3種生物領(lǐng)域得16S或18SrRNA得序列特征3、系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(phylogenetictree)通過(guò)比較生物大分子序列差異得數(shù)值構(gòu)建得系統(tǒng)樹(shù)稱為分子系統(tǒng)樹(shù),其特點(diǎn)就是用一種樹(shù)狀分枝得圖型來(lái)概括各種(類)生物之間得親緣關(guān)系。圖型中,分枝得末端和分枝得連結(jié)點(diǎn)稱為結(jié)(node),代表生物類群,分枝末端得結(jié)代表仍生存得種類。系統(tǒng)樹(shù)可能有時(shí)間比例,或者用兩個(gè)結(jié)之間得分枝長(zhǎng)度變化來(lái)表示分子序列得差異數(shù)值。16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)隨著越來(lái)越多得微生物得全基因組序列得測(cè)定,人們發(fā)現(xiàn)生物在進(jìn)化中存在著非常廣泛得水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,很多科學(xué)家都認(rèn)為不能僅靠對(duì)16SrRNA得序列比較來(lái)確定生物之間