微生物分類命名和鑒定

微生物分類命名和鑒定第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六微生物分類微生物命名P130-136第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六微生物鑒定基本步驟：1.獲得該微生物的純種培養(yǎng)物2.測定一系列必要的鑒定指標(biāo)3.查找權(quán)威性的鑒定手冊不同種類微生物應(yīng)采用不同的重點鑒定指標(biāo)：真菌：形態(tài)特征較豐富、細(xì)胞體積較大，以形態(tài)特征為主要指標(biāo)放線菌、酵母菌：形態(tài)特征與生理特征兼用細(xì)菌：形態(tài)特征較缺乏，使用較多的生理、生化和遺傳等指標(biāo)第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六通常把鑒定微生物的技術(shù)分成四個不同水平：①細(xì)胞的形態(tài)和習(xí)性水平，例如用經(jīng)典的研究方法，觀察細(xì)胞的形態(tài)特征、運(yùn)動性、酶反應(yīng)、營養(yǎng)要求和生長條件等。②細(xì)胞組分水平，包括細(xì)胞組成成分例如細(xì)胞壁成分，細(xì)胞氨基酸庫，脂類，醌類，光合色素等的分析，所用的技術(shù)除常規(guī)實驗室技術(shù)外，還使用紅外光譜、氣相色譜和質(zhì)譜分析等新技術(shù)。③蛋白質(zhì)水平，包括氨基酸序列分析、凝膠電泳和血清學(xué)反應(yīng)等若干現(xiàn)代技術(shù)。④基因或DNA水平，包括核酸分子雜交（DNA與DNA或DNA與RNA），G＋Cmol%值的測定，遺傳信息的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)，16SrRNA（核糖體RNA）寡核苷酸組分分析，以及DNA或RNA的核苷酸順序分析等。第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六微生物鑒定技術(shù)經(jīng)典分類鑒定技術(shù)微生物的形態(tài)特征微生物的生理生化特性微生物的生態(tài)特性血清學(xué)試驗與噬菌體分型現(xiàn)代分類鑒定技術(shù)細(xì)胞化學(xué)成分分析鑒定法核酸的堿基組成和分子雜交微生物全基因組序列遺傳重組氨基酸順序和蛋白質(zhì)分析微生物的微量、簡便、快速或自動化鑒定技術(shù)第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.經(jīng)典分類鑒定技術(shù)主要指標(biāo)：微生物的形態(tài)特征微生物的生理生化特性微生物的生態(tài)特性血清學(xué)試驗與噬菌體分型第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.1微生物形態(tài)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(xì)菌中；二是許多形態(tài)學(xué)特征依賴于多基因的表達(dá)，具有相對的穩(wěn)定性。主要內(nèi)容：①培養(yǎng)特征②細(xì)胞形態(tài)③特殊細(xì)胞結(jié)構(gòu)④細(xì)胞內(nèi)合物⑤染色反應(yīng)⑥運(yùn)動性第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六固體培養(yǎng)特征：菌落特征。（大小、形狀、厚度、邊緣、顏色、表面、透明度、粘度）液體培養(yǎng)特征：表面菌膜、混濁，底部沉淀半固體培養(yǎng)特征：鞭毛運(yùn)動情況①培養(yǎng)特征菌膜菌沉淀均勻渾濁對照第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六②細(xì)胞形態(tài)形態(tài)：球形、桿狀、弧形、螺旋形、絲狀、分枝及特殊形狀大?。浩渲凶钪匾氖羌?xì)胞的寬度或直徑排列：單個、成對、成鏈或其他特殊排列方式

③特殊細(xì)胞結(jié)構(gòu)有無鞭毛、芽孢、莢膜（糖被）、菌膠團(tuán)孢子：形狀、大小、顏色、著生位置、數(shù)量及排列第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六④細(xì)胞內(nèi)含物硫粒、異染顆粒、伴孢晶體、氣泡等⑤染色反應(yīng)革蘭氏染色⑥運(yùn)動性第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.2微生物的生理生化特性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)，酶及蛋白質(zhì)都是基因產(chǎn)物，所以，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，加上測定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多，因此生理生化特征對于微生物的系統(tǒng)分類仍然是有意義的。原核生物的屬和種，僅僅根據(jù)形態(tài)學(xué)特征是難以區(qū)分和鑒別的，所以生理生化特征往往是分類鑒定的主要特征。第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.2微生物的生理生化特性①營養(yǎng)類型①光能無機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）②光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）③化能無機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）④化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）②對碳源的利用對各種單糖、雙糖、多糖以及醇類、有機(jī)酸等的利用③對氮源的利用對蛋白質(zhì)、氨基酸、含氮無機(jī)鹽、N2等的利用第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.2微生物的生理生化特性④對生長因子的需要對特殊維生素、氨基酸等的依賴性⑤對氧的要求好氧、微好氧、耐氧、厭氧及兼性厭氧⑥對溫度的適應(yīng)性最低溫、最適溫、最高溫、產(chǎn)物積累溫度⑦對pH的適應(yīng)性在一定pH條件下的生長能力及生長的pH范圍第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.2微生物的生理生化特性⑧對滲透壓的適應(yīng)性對鹽濃度的耐受性或嗜鹽性⑨對抗生素及抑菌劑的敏感性⑩代謝產(chǎn)物各種特征性代射產(chǎn)物：如色素、有機(jī)酸、產(chǎn)氣、硫化氫、明膠液化作用如大腸菌群乳糖發(fā)酵，產(chǎn)酸、產(chǎn)氣第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.3微生物的生態(tài)特性在自然界的分布情況與宿主關(guān)系：共生、寄生、致病性等宿主種類有性生殖情況生活史

第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.4血清學(xué)試驗與噬菌體分型①血清學(xué)試驗細(xì)菌細(xì)胞和病毒等都含有蛋白質(zhì)、脂蛋白、脂多糖等具有抗原性的物質(zhì)，不同微生物抗原物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，賦予它們不同的抗原特征。常借助特異性的血清學(xué)反應(yīng)來確定未知菌種、亞種或菌株。通常是對全細(xì)胞或者細(xì)胞壁、鞭毛、莢膜或粘液層的抗原性進(jìn)行分析比較。雖然血清學(xué)試驗被廣泛用于微生物分類鑒定的研究，但比較成功的應(yīng)用是對種內(nèi)（以及個別屬內(nèi)）不同菌株血清型的劃分。第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1.4血清學(xué)試驗與噬菌體分型②噬菌體分型在原核生物中已普遍發(fā)現(xiàn)有相應(yīng)種類的噬菌體。噬菌體對宿主的感染和裂解作用常具有高度的特異性，即一種噬菌體往往只能感染和裂解某種細(xì)菌，甚至只裂解種內(nèi)的某些菌株。所以，根據(jù)噬菌體的宿主范圍可將細(xì)菌分為不同的噬菌型和利用噬菌體裂解作用的特異性進(jìn)行細(xì)菌鑒定。第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.現(xiàn)代分類鑒定技術(shù)細(xì)胞化學(xué)成分分析鑒定技術(shù)核酸的堿基組成和分子雜交技術(shù)微生物全基因組序列技術(shù)遺傳重組技術(shù)氨基酸順序和蛋白質(zhì)分析技術(shù)第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.1細(xì)胞化學(xué)成分分析鑒定技術(shù)根據(jù)不同細(xì)菌和放線菌細(xì)胞壁的肽聚糖分子結(jié)構(gòu)和成分的差異，采用細(xì)胞壁成分分析法，對菌種分類鑒定有一定的作用放線菌全細(xì)胞水解液可分四類主要糖型,故采用全細(xì)胞水解液糖型分析法可進(jìn)行初步分類鑒定位于細(xì)菌、放線菌細(xì)胞膜上的磷酸類脂成分,在不同屬中有所不同，可用于分類鑒別第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.2核酸的堿基組成和分子雜交技術(shù)與形態(tài)及生理生化特性的比較不同，對DNA的堿基組成的比較和進(jìn)行核酸分子雜交是直接比較不同微生物之間基因組的差異，因此結(jié)果更加可信。比較DNA的堿基組成和進(jìn)行核酸分子雜交，是目前通過直接比較基因組進(jìn)行生物分類最常用的兩種方法。是發(fā)表任何微生物新種時必須具有的重要指標(biāo)。第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.2核酸的堿基組成和分子雜交技術(shù)①DNA的堿基組成(G+C)mol%DNA的堿基組成和排列順序決定生物的遺傳性狀，所以DNA堿基組成是各種生物一個穩(wěn)定的特征。分類學(xué)上，用G+C占全部堿基的摩爾百分比值（簡稱“GC比”）來表示各類生物的DNA堿基組成特征。親緣關(guān)系近的生物，它們應(yīng)該具有相似的GC比；若不同生物之間GC比差別大表明它們關(guān)系遠(yuǎn)。但具有相似GC比的生物并不一定表明它們之間具有近的親緣關(guān)系，因為核苷酸序列可差別很大。否定作用第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六高等植物的GC比范圍大約為35-50%脊椎動物GC比約為35～45%之間而原核生物中GC比變化幅度寬達(dá)22～80%，這也足以表明原核生物是一個極為多樣性的類群。同一個種內(nèi)的不同菌株GC比差別應(yīng)在4～5%以下（差別＞5%肯定不是同一個種）同屬不同種的差別應(yīng)低于10～15%，通常低于10%（差別＞15%肯定不是同一個屬）第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.2核酸的堿基組成和分子雜交技術(shù)②核酸的分子雜交如DNA-DNA雜交：雙鏈DNA分子加熱可變性，冷卻處理時，又可復(fù)性。不僅同一菌株的DNA單鏈可以復(fù)性結(jié)合成雙鏈，來自不同菌株的DNA單鏈，只要二者具有同源互補(bǔ)的堿基序列，它們也會在同源序列之間互補(bǔ)結(jié)合形成雙鏈，這就稱之為DNA-DNA分子雜交。不同微生物之間，DNA同源程度越高，其雜交率就越高，若兩個菌株DNA分子序列完全相同，則應(yīng)100%地雜交結(jié)合。第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.3微生物全基因組序列技術(shù)DNA是除少數(shù)RNA病毒以外的一切微生物的遺傳信息載體。每一種微生物都有其自身獨特而穩(wěn)定的基因組DNA序列，不同菌種間基因組序列的差異程度，代表著它們之間親緣關(guān)系的疏密。第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.4遺傳重組技術(shù)大多數(shù)真核生物都能進(jìn)行有性生殖，所以分類學(xué)上用能否進(jìn)行有性生殖來定義物種。原核生物中，雖然沒有有性生殖，但它們可以通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合作用進(jìn)行染色體基因的交換，這種交換通常具有種屬特異性。發(fā)生接合、轉(zhuǎn)化和普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)菌之間需要存在廣泛的染色體同源性，否則此類重組(同源重組)就不能發(fā)生。因此，在細(xì)菌分類中，發(fā)生同源重組可以作為細(xì)菌密切相關(guān)的證據(jù)。例如，轉(zhuǎn)化通常只在同屬內(nèi)的不同種之間發(fā)生，很少在屬間出現(xiàn)。注意：由于同源重組還涉及其他因素，當(dāng)細(xì)菌之間不能發(fā)生重組時，不一定是由于DNA序列不同源，而有可能是由于其他因素所致。因此，不能以同源重組作為唯一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六2.5氨基酸順序和蛋白質(zhì)分析蛋白質(zhì)是基因的產(chǎn)物，蛋白質(zhì)的氨基酸順序直接反映mRNA順序而與編碼基因密切相關(guān)。因此，可以通過對某些同源蛋白質(zhì)氨基酸序列的比較來分析不同生物系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，序列相似性越高，其親緣關(guān)系愈近。第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六3.微生物的微量、簡便、快速或自動化鑒定技術(shù)法國梅里埃集團(tuán)的API/ATB瑞士羅氏公司的Micro-ID，Enterotube，Minitek美國的Biolog全自動和手動細(xì)菌鑒定系統(tǒng)日本的微孔濾膜塊第27頁，共30