微生物分類年

微生物分類年1第1頁(yè)，共56頁(yè)，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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)通用分類單元分類是認(rèn)識(shí)客觀事物的一種基本方法。我們要認(rèn)識(shí)、研究和利用各種微生物資源也必須對(duì)他們進(jìn)行分類。分類學(xué)內(nèi)容涉及三個(gè)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(yè)，共56頁(yè)，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(duì)微生物進(jìn)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(duì)各個(gè)分類群的特征進(jìn)行描述，以便考察和對(duì)未被分類的微生物進(jìn)行鑒定；命名（nomenclature）是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個(gè)分類群一個(gè)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(guò)特征測(cè)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(guò)程。4第4頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一.分類單元及其等級(jí)

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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、微生物的命名規(guī)則：命名按照《國(guó)際細(xì)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(shí)間

排斜體字排正體字（一般省略）6第6頁(yè)，共56頁(yè)，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(gè)種次要特征。未確定種名或不指特定的種時(shí)，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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四其他:某屬中一個(gè)種或幾個(gè)種時(shí)，屬后加sp.或SPP.

Micrococcussp.(spp.)一種或一批小單孢菌當(dāng)微生物是一個(gè)亞種或變種時(shí)，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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四新名稱的發(fā)表根據(jù)細(xì)菌命名法規(guī)的規(guī)定，有效發(fā)表新的細(xì)菌名稱應(yīng)在公開(kāi)發(fā)行的刊物上進(jìn)行，在菌種目錄、會(huì)議記錄、會(huì)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(guó)際系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)雜志（IJSB）以外的其他雜志上發(fā)表的，還必須經(jīng)過(guò)新名稱的合格化發(fā)表，被認(rèn)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(guó)際上的承認(rèn)。發(fā)表新名稱時(shí)，應(yīng)在新名稱之后加上所屬新分類等級(jí)的縮寫詞，如新目“ord.nov.”、新屬“gen.nov.”、新種“sp.nov.”等。

9第9頁(yè)，共56頁(yè)，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(jiǎn)明和大眾化的優(yōu)點(diǎn)，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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常用的細(xì)菌分類術(shù)語(yǔ)培養(yǎng)物（culture),是指一定時(shí)間一定空間內(nèi)微生物的細(xì)胞群或生長(zhǎng)物。種（species),是生物分類中基本的分類單元和分類等級(jí)。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(xì)分，當(dāng)同種或同亞種不同菌株之間的性狀差異，不足以分為心的亞種時(shí)，可以細(xì)分為不同的型。11第11頁(yè)，共56頁(yè)，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(gè)菌株；用實(shí)驗(yàn)方法（如通過(guò)誘變）所獲得的某一菌株的變異型，也可以稱為一個(gè)新的菌株，以便與原來(lái)的菌株相區(qū)別。模式菌株：一個(gè)被指定為能代表一個(gè)種群的菌株，是活體標(biāo)本12第12頁(yè)，共56頁(yè)，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(jì)有分類紀(jì)錄的各類物種大約有150萬(wàn)，其中微生物超過(guò)10萬(wàn)種，而且其數(shù)目還在不斷增加。微生物學(xué)工作者要認(rèn)識(shí)、研究和利用微生物或控制有害微生物，必須對(duì)它們進(jìn)行分類（classification）。

13第13頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、兩界系統(tǒng)動(dòng)物界Animalia：不具細(xì)胞壁，可運(yùn)動(dòng)，不進(jìn)行光合作用。植物界Plantae：具有細(xì)胞壁，不運(yùn)動(dòng)，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(yè)，共56頁(yè)，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(xì)菌、放線菌等

原生生物界Protista：藻類、原生動(dòng)物、粘菌等

真菌界Fungi：酵母、霉菌

動(dòng)物界Animalia：

植物界Plantae：

五界系統(tǒng)是以細(xì)胞結(jié)構(gòu)分化的等級(jí)以及和光合、吸收、攝食這三種主要營(yíng)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(yè)，共56頁(yè)，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(duì)60多株細(xì)菌的16SrRNA序列進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)甲烷細(xì)菌完全沒(méi)有作為細(xì)菌特征的那些序列，于是提出了生命的第三種形式-古細(xì)菌(archaebacteria)。隨后對(duì)包括某些真核生物在內(nèi)的大量菌株進(jìn)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(xì)菌一樣，具有既不同其他細(xì)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(xì)菌)、Archaea(古生菌)和Eukarya(真核生物)。

16第16頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四17第17頁(yè)，共56頁(yè)，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(xì)菌鑒定手冊(cè)1.《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)》（Bergey’s

Manual

of

Determinative

Bacteriology）（1923-1974的1-8版）

2.《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》（Bergey’s

Manual

of

systematic

Bocteriology,

1984）

放線菌：中國(guó)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(xì)菌放線菌分類手冊(cè)”。瓦克斯曼（美）“放線菌分類”18第18頁(yè)，共56頁(yè)，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(yè)，共56頁(yè)，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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四個(gè)水平：細(xì)胞的形態(tài)和習(xí)性水平：營(yíng)養(yǎng)需求等細(xì)胞組分水平：細(xì)胞壁蛋白質(zhì)水平：氨基酸核酸水平：堿基，16sRNA21第21頁(yè)，共56頁(yè)，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(yè)，共56頁(yè)，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(cè)定必要的鑒定指標(biāo)查找權(quán)威性的菌種鑒定手冊(cè)23第23頁(yè)，共56頁(yè)，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(gè)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(xì)菌中；二是許多形態(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。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(gè)標(biāo)志。常用于原核生物分類鑒定的形態(tài)學(xué)特征24第24頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四個(gè)體:細(xì)胞形態(tài),大小,排列方式,染色,運(yùn)動(dòng)等

形態(tài)特征:菌落形態(tài)

營(yíng)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(zhǎng)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(xì)胞蛋白的分析等25第25頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四細(xì)菌的培養(yǎng)特征26第26頁(yè)，共56頁(yè)，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(yíng)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；生理生化特征27第27頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四28第28頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、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(jiǎn)便、快速或自動(dòng)化鑒定技術(shù)29第29頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、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(jiǎn)稱。法國(guó)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(guó)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)30第30頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四31第31頁(yè)，共56頁(yè)，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(cè)、查表、鑒定。32第32頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四該裝置可做下列15種試驗(yàn)：葡萄糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，賴氨酸和鳥(niǎo)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(yàn)等試驗(yàn)。查閱專門設(shè)計(jì)的結(jié)果判定表。Enterotube系統(tǒng)33第33頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、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(wú)菌水34第34頁(yè)，共56頁(yè)，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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四即統(tǒng)計(jì)分類法，在200年前M.Adanson（1727-1806，法國(guó)植物學(xué)家）發(fā)表的分類原理基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的。主要觀點(diǎn)：在一個(gè)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(shí)，每個(gè)性狀都是等權(quán)的；任何兩分類實(shí)體間的整體相似性，都是由每一對(duì)的相似性計(jì)算而來(lái)的；能夠由類群間相似性的差異識(shí)別不同的分類實(shí)體；如果給予有關(guān)進(jìn)化途徑和機(jī)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(yàn)科學(xué)來(lái)看待和實(shí)踐；數(shù)值分類學(xué)是以表象相似性為基礎(chǔ)的。36第36頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四測(cè)定100項(xiàng)以上的各種性狀，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行菌株的相互比較，并得出總的相似值。一般認(rèn)為同種微生物菌株之間的相似值≧80%。37第37頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四38第38頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四細(xì)胞成分分析內(nèi)容在分類水平上的作用細(xì)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(xì)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(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1).DNA堿基比例的測(cè)定DNA分子含有四種堿基：腺嘌呤、鳥(niǎo)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(gè)微生物物種的DNA中的(G+C)mol%的數(shù)值是恒定的,不會(huì)隨著環(huán)境及培養(yǎng)條件等的變化而變化,而且在同一個(gè)屬不同種之間,GC含量不會(huì)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(yè)，共56頁(yè)，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(dá)38%～66%,后來(lái)伯杰氏手冊(cè)(1984)結(jié)合其他特征已將其分為三個(gè)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(guò)去根據(jù)形學(xué)特征曾認(rèn)為球菌屬(Micrococcus)葡萄球菌屬(Staphylococcus)是關(guān)系很近的兩個(gè)屬,因而長(zhǎng)期放在一個(gè)科里,由于G+C含量的差異表明它們的親緣關(guān)系相當(dāng)遠(yuǎn),現(xiàn)在根據(jù)16SrDNA序列資料已進(jìn)行新的調(diào)整.41第41頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四然而,值得強(qiáng)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(xiàng)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(cè)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(xì)菌DNAG+C或A+T摩爾百分比能反映細(xì)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(xì)菌G+Cmol%相當(dāng)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(xì)菌，G+Cmol%越相近，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的細(xì)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(yè)，共56頁(yè)，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(yuǎn)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(biāo)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(yè)，共56頁(yè)，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(duì)近的微生物之間的親緣比較(2)DNA—rRNA雜交

親緣關(guān)系相對(duì)遠(yuǎn)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(xì)菌等的快速鑒定44第44頁(yè)，共56頁(yè)，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(yè)，共56頁(yè)，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(guò)分析原核或真核細(xì)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(jìn)化譜系的方法46第46頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四確定生物之間的進(jìn)化關(guān)系，須挑選大分子來(lái)進(jìn)行序列研究。在挑選大分子時(shí)應(yīng)注意：①它必須普遍存在于所研究的各個(gè)生物類群中。

所研究的是整個(gè)生命界的進(jìn)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(jìn)行比較，因?yàn)楣δ懿幌嚓P(guān)的分子也意味著進(jìn)化過(guò)程中來(lái)源不同，對(duì)這一類不相關(guān)分子進(jìn)行比較也不期望他們會(huì)表現(xiàn)出序列的相似性。所以，大分子進(jìn)化的研究必須從鑒定大分子的功能開(kāi)始。

47第47頁(yè)，共56頁(yè)，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(yán)格線性排列，以便進(jìn)行進(jìn)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(jìn)化距離來(lái)選擇適當(dāng)?shù)姆肿有蛄小?8第48頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20日，星期四rRNA作為進(jìn)化的指征

大量的實(shí)驗(yàn)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(rèn)是一把好的譜系分析的“分子尺”，這是因?yàn)椋?9第49頁(yè)，共56頁(yè)，2023年，2月20