第一章+原核微生物分類和代表

第一章原核生物

TheProkaryotes

（分類方法及主要代表類群）原核生物包括真細(xì)菌和古細(xì)菌兩大類目的要求通過(guò)本章學(xué)習(xí)，要求掌握：1、真細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、古生菌的形態(tài)特點(diǎn)及各類群代表微生物的主要特點(diǎn)及應(yīng)用價(jià)值。2、原核微生物分類，命名的基本知識(shí)。重點(diǎn)：原核微生物的分類依據(jù)及代表種類的特征。難點(diǎn)：代表原核微生物的拉丁學(xué)名和主要特點(diǎn)。Outline細(xì)菌的分類和鑒定細(xì)菌：Bacteria放線菌：Actinomycetes藍(lán)細(xì)菌：Cyanobacteria古細(xì)菌：Archaeobacteria

原核微生物的分類分類的目的(1)為了研究工作，生產(chǎn)應(yīng)用，便于查找。(2)了解生物進(jìn)化途徑。(3)了解各生物間的親緣關(guān)系。1753年，瑞典人林奈（CarlvpmLinne）提出兩界分類系統(tǒng)。

植物界和動(dòng)物界

1969年，惠特克（R.H.Whittaker）提出五界系統(tǒng)

原核生物界：細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌原生生物界：原生動(dòng)物、單細(xì)胞藻類真菌界：真菌、酵母植物界動(dòng)物界生物的分類系統(tǒng)70年代后期，沃斯(Wose1978)根據(jù)核糖體結(jié)構(gòu)、16SrRNA的堿基序列將生物劃分為3個(gè)域(domain)或原界古細(xì)菌原界：由甲烷菌、嗜鹽菌、嗜熱菌等真細(xì)菌原界：除古細(xì)菌外其它原核生物真核生物原界：原生生物、真菌、動(dòng)物、植物原核生物的分類系統(tǒng)當(dāng)前比較有權(quán)威的分類系統(tǒng)有三個(gè)：前蘇聯(lián)克拉西尼柯夫系統(tǒng)法國(guó)的普雷沃系統(tǒng)美國(guó)的伯杰氏系統(tǒng)第1版：1984年四卷第2版：2000年五卷納入研究核糖體RNA測(cè)序的結(jié)果，分古細(xì)菌、真細(xì)菌兩個(gè)界共31個(gè)部分美國(guó)微生物學(xué)會(huì)組織編寫(xiě)《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)》（Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology）1923年第1版1974年第8版：將微生物分成十九個(gè)部分1994年第9版：以細(xì)菌形態(tài)和生理類型為依據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育知識(shí)，將細(xì)菌分為35個(gè)群，4個(gè)大類：具細(xì)胞壁的革蘭氏陰性細(xì)菌具細(xì)胞壁的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌無(wú)細(xì)胞壁的真細(xì)菌古細(xì)菌《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的細(xì)菌學(xué)教授伯杰(D.Bergey)(1860-1937)1957年第七版后，由于越來(lái)越廣泛地吸收了國(guó)際上細(xì)菌分類學(xué)家參加編寫(xiě)(如1974年第八版，撰稿人多達(dá)130多位，涉及15個(gè)國(guó)家；現(xiàn)行版本撰稿人多達(dá)300多人，涉及近20個(gè)國(guó)家)，所以它的近代版本反映了出版年代細(xì)菌分類學(xué)的最新成果，因而逐漸確立了在國(guó)際上對(duì)細(xì)菌進(jìn)行全面分類的權(quán)威地位。《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’sManualofSystematicBacteriology)伯杰氏手冊(cè)是目前進(jìn)行細(xì)菌分類、鑒定的最重要依據(jù)，其特點(diǎn)是描述非常詳細(xì)，包括對(duì)細(xì)菌各個(gè)屬種的特征及進(jìn)行鑒定所需做的實(shí)驗(yàn)的具體方法。（20世紀(jì)80年代末期）《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)伯杰氏系統(tǒng)簡(jiǎn)介

《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)(第九版)》將原核微生物分為35群，歸納為四大類(或四個(gè)門)：第一類：具細(xì)胞壁的革蘭氏陰性真細(xì)菌第二類：具細(xì)胞壁的革蘭氏陽(yáng)性真細(xì)菌第三類：無(wú)細(xì)胞壁的真細(xì)菌第四類：古細(xì)菌

《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》第二版將原核生物分為古細(xì)菌和真細(xì)菌2個(gè)界，下設(shè)25門，39綱，89目，207科，包括852屬，5000余種，分為五卷本出版。原核生物的分類和鑒定細(xì)菌分類學(xué)包括三個(gè)方面：分類（classification）：根據(jù)各種細(xì)菌的相似性進(jìn)化關(guān)系將其分為類群，排放在適當(dāng)?shù)膯卧需b定（identification）：是分類的操作過(guò)程，經(jīng)過(guò)一系列測(cè)定來(lái)確定所研究的菌株屬于哪個(gè)類群命名(nomenclature)：根據(jù)命名的國(guó)際法規(guī)對(duì)所鑒定的菌株給以科學(xué)名稱原核生物的分類單位原核生物的分類等級(jí)原核生物界(Kingdom)、門(Phylum)、綱(Class)、目(Order)、科(Family)、屬(Genus)、種(Species)。種的概念種是分類的基本單位，是表型特征和包括DNA和16SrRNA在內(nèi)的基因序列特征高度相似的菌株群，且和其它類群又有明顯的差別。這些詞尾是:目的詞尾ales亞目的詞尾ineae科的詞尾aceae亞科的詞尾oideae族的詞尾eae亞族的詞尾inae屬、種沒(méi)有共同的詞尾原核微生物的分類學(xué)名使用拉丁文，分類單位的拉丁名稱，有些級(jí)別的詞尾是比較固定的。一個(gè)微生物的種具有如下特征1.形態(tài)、生理特征相同。2.有共同的起源。3.是分類的基本單位，也是進(jìn)化的單位。4.是繁殖的單位，同種才能產(chǎn)生后代，不同的種不能產(chǎn)生后代。5.種有遺傳的穩(wěn)定性，同時(shí)也存在變異性。種與其它分類級(jí)的區(qū)別在于:1.它是繁殖的基本單位。2.它是分類的基本單位。菌種命名原則按《國(guó)際細(xì)菌命名法則》命名，該方法采用的是林奈在1753年提出的雙命名法

學(xué)名：屬名+種名加詞（斜體表示）屬名：拉丁文或希臘文，名詞，單數(shù)，第一個(gè)字母大寫(xiě)，描述微生物的一般的和主要的特征

種名加詞：拉丁文或希臘文，形容詞，字母小寫(xiě),描述該菌具體的、次要的特征,并在學(xué)名之后寫(xiě)出命名人的姓氏

例如:BacillusthuringiensisBerliner1915屬名種名定名人定名時(shí)間如果泛指某一屬的微生物，或某菌種，知其屬但種名未定，可用“sp”“spp”作加詞如Bacillussp：一個(gè)尚未定名的芽胞桿菌

Bacillusspp：泛指芽胞桿菌屬的菌種種以下分類亞種（subspecies,subsp.）：指某一明顯而穩(wěn)定的特征與模式種不同的種，例：蠟狀芽胞桿菌的蕈狀亞種：

Bacilluscereussubsp.Mycoides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，不足以分為新的亞種時(shí)，可細(xì)分不同的型，如：依據(jù)抗原特征的不同可分為不同的血清型變種（Variety,Var.）：現(xiàn)一般不使用枯草芽胞桿菌墨色變種：Bacillussubtilisvar.niger！?。⊥痪N在一篇文章中首次出現(xiàn)時(shí)寫(xiě)全稱，第二次出現(xiàn)時(shí)，屬名可縮寫(xiě)：Escherichiacoli縮寫(xiě)為E.coli當(dāng)某一菌株被鑒定為一個(gè)新種或新的亞種時(shí)，該菌株就應(yīng)指定為該種或該亞種的模式菌株；如果有幾個(gè)菌株同時(shí)被鑒定為一個(gè)新種，同指定其中一個(gè)具代表性的菌株用為模式菌株模式概念根據(jù)命名法規(guī)要求，正式命名的分類單元應(yīng)指定一個(gè)命名模式作為該分類單元的命名的依據(jù)種和亞種指定為模式菌株（typestrain）

亞屬和屬指定為模式種（typespecies）

屬以上至目級(jí)分類單元指定模式屬（typegenus）若老的標(biāo)準(zhǔn)菌株丟失、死亡或發(fā)生了變異，必須再找一個(gè)與其相同的菌株來(lái)代替，并被國(guó)際上公認(rèn)一個(gè)微生物新種的建立必須在IJSB(InternationalJournalofSystematicBacteriology)(國(guó)際系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)雜志)上發(fā)表。然后被添加在《細(xì)菌名稱批準(zhǔn)目錄》中。這時(shí)方可被全世界所公認(rèn)。新種的標(biāo)準(zhǔn)菌株要送交“世界菌種保藏聯(lián)合會(huì)”(WFCC),并存入微生物資源中心(MicrobiologicalResourcesCenter)(MIRCEN)。細(xì)菌名稱發(fā)表的優(yōu)先權(quán)為1980年1月1日,即《細(xì)菌名稱批準(zhǔn)目錄》中，沒(méi)有的1980年1月1日以后誰(shuí)先發(fā)表屬于誰(shuí)。分類中的幾個(gè)概念菌株（strain）：由一個(gè)獨(dú)立的單細(xì)胞繁殖形成的微生物純種群體，將使用較廣泛某菌的菌株名稱加在菌種學(xué)名之后，可任意取名，例：華癸中生根瘤菌7653R菌株：

Mesorhizobiumhuakuii7653R培養(yǎng)物：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。如果某一培養(yǎng)物是由單一微生物細(xì)胞繁殖產(chǎn)生的，就稱之為該微生物的純培養(yǎng)物（pureculture）群（population）：在自然界中有些微生物的種類其特征介于兩個(gè)種之間，彼此不易嚴(yán)格區(qū)分，于是我們就把這兩個(gè)種和介于它們中間的一些微生物統(tǒng)稱為一個(gè)“群”。例大腸桿菌群就是大腸桿菌和產(chǎn)氣桿菌及其中間類型微生物的統(tǒng)稱原核生物分類鑒定的依據(jù)和方法生物分類和鑒定的依據(jù)高等動(dòng)物：外部形態(tài)、內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)種子植物：生殖器官特征；花、果實(shí)微生物：個(gè)體形態(tài)、群體形態(tài)、生理生化、免疫、遺傳等微生物形體小、類型多、易變異，使其分類、鑒定遠(yuǎn)較其它生物復(fù)雜(1)形態(tài)(2)大小:菌體寬×長(zhǎng)或者直徑大小(3)細(xì)胞排列方式(4)G染色反應(yīng):G+、G-、G不定(5)細(xì)胞內(nèi)含物:聚β-羥基丁酸、異染粒、硫粒等(6)鞭毛與運(yùn)動(dòng)性(7)莢膜有無(wú)(8)芽胞(9)發(fā)育過(guò)程中的形態(tài)變化(10)特殊構(gòu)造(一)形態(tài)特征細(xì)菌的基本形態(tài)有球狀、桿狀、螺旋狀細(xì)菌的形態(tài)球菌細(xì)胞分裂后常呈一定的空間排列形式，這些排列方式在分類上有一定的意義，根據(jù)細(xì)胞分裂后細(xì)胞的排列方式球菌又分為：?jiǎn)吻蚓?尿素微球菌（Micrococcusureae）雙球菌:肺炎雙球菌(Diplococcus

pneumoniae)四聯(lián)球菌:四聯(lián)微球菌(Micrococcustetregenus)八疊球菌:尿素八疊球菌(Sarcina

ureae)鏈球菌：乳酸鏈球菌(Streptococcuslactis)葡萄球菌:金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)球菌(coccus)細(xì)胞分裂后的排方式不同(1)單球菌分裂后的細(xì)胞分散而單獨(dú)存在的球菌.如尿素微球菌(Micrococcusureae)單球菌(2)雙球菌分裂后兩個(gè)球菌成對(duì)排列的為雙球菌.如肺炎雙球菌(Diplococcuspneumoniae)雙球菌(3)鏈球菌分裂是沿一個(gè)平面進(jìn)行，分裂后細(xì)胞排列成鏈狀.如乳鏈球菌（Streptococcuslactis）鏈球菌(4)四聯(lián)球菌分裂是沿兩個(gè)相垂直的平面進(jìn)行，分裂，分裂后每四個(gè)細(xì)胞在一起呈田字形.如四聯(lián)微球菌（Micrococcustetragenus）四聯(lián)球菌(5)八疊球菌按三個(gè)互相垂直的平面進(jìn)行分裂后，每八個(gè)球菌在一起成立方體形.如藤黃八疊球菌（Sarcinaureae)八疊球菌(6)葡萄球菌分裂面不規(guī)則，多個(gè)球菌聚在一起，像一串串葡萄。如金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)葡萄球菌桿菌(rod)桿菌的細(xì)胞呈桿狀或圓柱狀。粗短、細(xì)長(zhǎng)、兩端平截、略尖、半圓。桿菌分裂面只有一個(gè)。桿菌是細(xì)菌中種類最多的一群細(xì)菌,生產(chǎn)中所應(yīng)用的細(xì)菌也大多是桿菌。SinglebacillusDiplobacillistreptobacilliCoccobacillus桿菌又分為長(zhǎng)桿狀、短桿狀、雙桿菌和鏈桿菌短桿菌長(zhǎng)桿菌梭狀芽孢桿菌桿菌細(xì)胞兩端的形態(tài)特征螺旋菌(spiral-shapedbacteria)菌體呈螺旋狀的原核生物，根據(jù)螺旋的數(shù)目分為螺旋菌與弧菌。菌體彎曲不足一圈的叫弧菌如霍亂弧菌(Vibrio

cholerae)菌體彎曲一圈以上的叫螺旋菌，這兩菌的差別在于前者一端生叢生鞭毛，后者兩端都生鞭毛。螺旋菌分為弧狀和螺旋狀弧狀螺旋狀柄細(xì)菌、腎形菌、臂微菌、網(wǎng)格硫細(xì)菌、貝日阿托氏菌(絲狀)、具有子實(shí)體的粘細(xì)菌、三角形、方形等特殊形態(tài)的細(xì)菌。細(xì)菌的特殊形態(tài)球狀、桿狀和螺旋狀是細(xì)菌的三種基本形態(tài)，此外還有些細(xì)菌的形態(tài)比較特殊

細(xì)菌的特殊形態(tài)細(xì)菌個(gè)體形態(tài)與環(huán)境條件當(dāng)環(huán)境條件不適合某細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生異常形態(tài)。例如：巴氏醋桿菌(Acetobacterpasteurium)當(dāng)培養(yǎng)溫度改變時(shí)，菌體會(huì)由短桿狀變?yōu)榧忓N狀、絲狀或鏈鎖狀。培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)基成分、濃度、pH值等環(huán)境條件對(duì)細(xì)菌形態(tài)都有明顯的影響。影響細(xì)菌形態(tài)的因素處于幼齡階段和生長(zhǎng)條件適宜時(shí)，細(xì)菌形態(tài)正常、整齊，表現(xiàn)出特定的形態(tài)。在較老培養(yǎng)物中，或不正常條件下，細(xì)胞常出現(xiàn)異常形態(tài)，尤其是桿菌，有的細(xì)胞膨大，有的出現(xiàn)梨形，有的產(chǎn)生分枝，有時(shí)菌體顯著伸長(zhǎng)以至呈絲狀等異常形態(tài)。若將它們轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基中或適宜的培養(yǎng)條件下又可恢復(fù)原來(lái)的形態(tài)??！采用μm為單位：

球形：用直徑表示，0.5~1μm桿菌：寬0.5~1μm,長(zhǎng)為寬的確1至幾倍,用寬X長(zhǎng)表示

螺菌：寬、長(zhǎng)、螺距Cm=10-2metermm=10-3meterμm=10-6meternm=10-9meter細(xì)菌的大小大部分的細(xì)菌的大小都處在一定的范圍內(nèi)：

直徑：0.2~2.0μm長(zhǎng)度：2to~8μm細(xì)菌的大小受培養(yǎng)時(shí)間的影響，通常幼齡菌體比老菌體要大，也受測(cè)定方法的影響，測(cè)活菌的大小要比測(cè)染色涂片的大小大1/3-1/4。細(xì)菌的繁殖同形分裂：兩個(gè)子細(xì)胞大小一樣，大多數(shù)細(xì)菌如此異形分裂：如柄細(xì)菌多次分裂：如蛭弧菌裂殖芽殖：如生絲微菌劈裂：如節(jié)桿菌，分裂后成V形細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)有鞭毛的細(xì)菌借助于鞭毛以折線方式運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)光或化學(xué)物質(zhì)表質(zhì)表現(xiàn)出趨光性或趨化性。鞭毛以旋轉(zhuǎn)方式推動(dòng)菌體高速前進(jìn)螺旋體（spirochaeta）在細(xì)胞壁與膜之間有上百根纖維狀軸絲，通過(guò)軸絲的收縮可發(fā)生顛動(dòng)、滾動(dòng)或蛇形前進(jìn)粘細(xì)菌（Myxobacteria）、食纖維細(xì)菌（Cytophyga）和某些藍(lán)細(xì)菌則通過(guò)向體外分泌的粘液在固體基質(zhì)表面滑行(二)細(xì)菌的培養(yǎng)特征或群體形態(tài)細(xì)菌形體微小，肉眼看不見(jiàn)，但在營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中，形成群體的的團(tuán)塊是肉眼可見(jiàn)的，這種群體形態(tài)有一定的穩(wěn)定性和專一性。培養(yǎng)性狀包括：菌落形態(tài)、菌苔特征、液體培養(yǎng)特征在描述上述培養(yǎng)特征時(shí)，注意培養(yǎng)基的選擇，培養(yǎng)基不一樣，菌落特征會(huì)有變化。菌落特征在原核微生物的分類中不起決定作用，只作參考菌落（colony）：在固體培養(yǎng)基上，由一個(gè)或少數(shù)個(gè)細(xì)菌繁殖的后代集聚在一起形成肉眼可見(jiàn)的形態(tài)。如果菌落是由1個(gè)單細(xì)胞發(fā)展而來(lái)的，則它就是1個(gè)純種細(xì)胞群或克隆(clone)菌落形態(tài)可作為分類鑒定的依據(jù)，包括：形態(tài)、大小、隆起度、邊緣、顏色、粘度、透明度等平板菌落的描述形狀:菌落的外觀形狀隆起度:菌落切面形態(tài)表面形態(tài):菌落表面形態(tài)、光滑、粗糙、粉狀等邊緣:菌落周邊形狀光澤:指表面有無(wú)光澤,有莢膜的菌落(稱S型)表面有光澤。無(wú)莢膜的菌落(稱R型)表面無(wú)光澤質(zhì)地:指粘性、脆性等顏色:包括正反面顏色、即氣生菌絲及基內(nèi)菌絲顏色透明度:透明、半透明、不透明表面菌落：生長(zhǎng)在固體培養(yǎng)基表面的菌落深層菌落：生長(zhǎng)在固體培養(yǎng)基里面的菌落底層菌落:生長(zhǎng)在固體培養(yǎng)基底部的菌落菌落與菌苔特征發(fā)生異樣情況，表明該菌種受雜菌污染或發(fā)生變異，應(yīng)分離純化。細(xì)菌的菌落特征濕潤(rùn)、較光滑、較透明、較粘稠、易挑取、質(zhì)地均勻以及菌落正反面或邊緣與中央部位的顏色一致等。由于菌落就是微生物的巨大群體，因此，個(gè)體細(xì)胞形態(tài)上的種種差別，必然會(huì)極其密切地反映在菌落的形態(tài)上這對(duì)產(chǎn)鞭毛、莢膜和芽胞的種類尤為明顯對(duì)無(wú)鞭毛、不能運(yùn)動(dòng)的細(xì)菌尤其是各種球菌來(lái)說(shuō)，隨著菌落中個(gè)體數(shù)目的劇增，只能依靠“硬擠”的方式來(lái)擴(kuò)大菌落的體積和面積。因而就形成了較小、較厚及邊緣極其圓整的菌落。對(duì)長(zhǎng)有鞭毛的細(xì)菌來(lái)說(shuō)，其菌落就有大而扁平、形態(tài)不規(guī)則和邊緣多缺刻的特征。運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)的細(xì)菌還會(huì)出現(xiàn)樹(shù)根狀甚至能移動(dòng)的菌落。前者如蕈狀芽孢桿菌，后者如普通變形桿菌。有莢膜的細(xì)菌，其菌落往往十分光滑，并呈透明的蛋清狀，形狀較大。產(chǎn)芽胞的細(xì)菌，因其芽胞引起的折光率變化而使菌落的外形變得很不透明或有“干燥”之感，并因其細(xì)胞分裂后常連成長(zhǎng)鏈狀而引起菌落表面粗糙、有褶皺感，再加上它們一般都有周生鞭毛，因此產(chǎn)生了既粗糙、多褶、不透明，外形及邊緣不規(guī)則特征的獨(dú)特菌落。這類個(gè)體（細(xì)胞）形態(tài)與群體（菌落）形態(tài)間的相關(guān)性規(guī)律，對(duì)進(jìn)行許多微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究工作有一定參考價(jià)值。菌苔(lawn)：大量微生物接種在固體培養(yǎng)基上繁殖的后代集聚在一起形成的形態(tài)明膠、瓊脂穿刺培養(yǎng)形成的液化區(qū)、生長(zhǎng)區(qū)的群體形態(tài)液體培養(yǎng)時(shí)的群體形態(tài)除菌落或菌苔作為群體形態(tài)的鑒定特征外，還有：半固體瓊脂穿刺---加少量瓊脂制成半固體培養(yǎng)基，穿刺接種，培養(yǎng)后觀察細(xì)菌沿穿刺接種部位的生長(zhǎng)狀況。如為不運(yùn)動(dòng)細(xì)菌只沿穿刺部位生長(zhǎng)，能運(yùn)動(dòng)的細(xì)菌則向穿刺線四周擴(kuò)散生長(zhǎng)。液體培養(yǎng)---培養(yǎng)1～3天觀察，有液面生長(zhǎng)狀況（如膜、環(huán)）、混濁程度、沉淀形態(tài)、有無(wú)氣泡等明膠穿刺---明膠培養(yǎng)基中穿刺接種，經(jīng)培養(yǎng)，觀察明膠水解液化狀況。凡能產(chǎn)生溶解區(qū)的，表明該菌能形成明膠水解酶。溶解區(qū)的形狀也因菌種不同而異。(1)對(duì)O2：好氣、嫌氣、兼嫌氣(2)C素營(yíng)養(yǎng)(3)N素營(yíng)養(yǎng)(4)代謝產(chǎn)物及分泌物(三)生理特征(1)、對(duì)pH的要求(2)、對(duì)溫度的要求(3)、海水、淡水(4)、動(dòng)、植物體表、體內(nèi)(5)、腐生、寄生生態(tài)特征只作分類參考不作分類依據(jù)(四)生態(tài)特征(五)細(xì)胞的化學(xué)組分DNA中G+C含量細(xì)胞壁的組分脂類4.紅外線吸收光譜

1.DNA中G+C含量

DNA由A.T.G.C四種堿基組成,不同的原微生物,其DNA中的G+C的百分含量不一樣，現(xiàn)在把它作為原核生物的重要分類依據(jù)。同種不同菌株G+Cmol%差異應(yīng)在4-5%以下。同屬不同種的G+Cmol%差異應(yīng)小于10-15%，通常小于10%。G+C%的測(cè)定方法:測(cè)定DNA的解鏈溫度(或Tm測(cè)定法)放線菌是G+菌，它的細(xì)胞壁的構(gòu)造與G+

細(xì)菌一樣，壁含有肽聚糖、磷壁酸、多糖等大分子。

不同的放線菌，其壁中肽聚糖分子結(jié)構(gòu)中的aa有差異，有人分析了600多株放線菌以后，將這些菌細(xì)胞壁肽聚糖分子中的aa歸納為9個(gè)類型。以此作為放線菌分屬的標(biāo)準(zhǔn)。放線菌的分屬除了利用上面aa的九個(gè)類型外，還結(jié)合全細(xì)胞糖型作為分屬的指標(biāo)2.細(xì)胞壁的組分DNA－DNA雜交通過(guò)測(cè)定兩菌株DNA的堿基順序的相似性(同源性)，來(lái)判斷兩菌株的親緣關(guān)系。同源性＞60%為同一個(gè)種同源性＞70%為同一個(gè)亞種同源性20-60%為同屬不同種DNA-rRNA雜交rRNA具有很強(qiáng)的保守性，當(dāng)DNA－DNA雜交率很低時(shí)，利用DNA-rRNA雜交仍可出現(xiàn)很高的雜交率核酸探針：核酸探針是用標(biāo)記DNA檢測(cè)未知DNA是否與其互補(bǔ)。核酸探針雜交方法有菌落原位雜交、斑點(diǎn)雜交(dot-blotting)和印跡雜交（Southernblotting）等。(六)核酸雜交

在免疫學(xué)中，細(xì)菌細(xì)胞表面物質(zhì)可分為三種抗原:

鞭毛抗原(H抗原)表面抗原(如K抗原)胞壁抗原(O抗原)

一些原核微生物種以下的劃分可根據(jù)它們某種抗原性的差異，區(qū)分為不同血清型或菌株。(七)血清學(xué)反應(yīng)原核微生物的分類方法以形態(tài)生理特征為主的傳統(tǒng)分類法(經(jīng)典分類法)數(shù)值分類法化學(xué)分類法遺傳分類法（一）傳統(tǒng)分類方法又叫經(jīng)典分類法，有以下分類依據(jù)：個(gè)體形態(tài)：細(xì)胞的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)和染色反應(yīng)群體形態(tài)：在固體瓊脂平板上的菌落形態(tài)、斜面菌苔特征服、液體培養(yǎng)特征生理生化反應(yīng)：氧化酶、糖發(fā)酵、葡萄糖氧化、接觸酶、乙酰甲基甲醇實(shí)驗(yàn)（V.P.）、明膠液化、淀粉水解等免疫反應(yīng)血清學(xué)鑒定噬菌體分型數(shù)值分類法（numericaltaxonomy）又稱聚類分類法或安德生法選擇菌株和待測(cè)菌株性狀編碼相似性計(jì)算進(jìn)行簇群分析分類結(jié)果的表示數(shù)值分類法是把一切性狀等同看待（二）數(shù)值分類法細(xì)胞壁的組成脂質(zhì)：為細(xì)胞膜的主要成分異戊烯醌：存在于細(xì)胞膜，在電子傳遞和氧化磷酸化過(guò)程中起重要作用。藍(lán)細(xì)菌含葉綠醌和質(zhì)體醌；G+細(xì)菌主要含甲基萘醌；厭氧細(xì)菌主要含泛醌；兼性細(xì)菌二者均有蛋白質(zhì)：氨基酸序列的不同直接反應(yīng)mRNA的序列。（三）化學(xué)分類法遺傳分類法又叫分子分類法。六十年代以后，由于分子生物學(xué)的發(fā)展，原核微生物的分類把以表型特征為主的分類學(xué)開(kāi)始深入到以基因型為主的分類。遺傳分類法的特點(diǎn)：主要是從遺傳學(xué)角度評(píng)價(jià)微生物間的親緣關(guān)系。以GC含量和不同來(lái)源的DNA之間堿基順序的類似程度及同源性為依據(jù)，排列出一個(gè)個(gè)分類群。（四）遺傳分類法G+C摩爾百分比測(cè)定核酸雜交：DNA與DNA雜交；DNA與rRNA雜交16SrRNA堿基測(cè)序：作為生物進(jìn)化的時(shí)鐘16SrRNA-23SrRNA間隔區(qū)的測(cè)定RAPD遺傳分類法的分類依據(jù)：API鑒定系統(tǒng)：可同時(shí)測(cè)定20多項(xiàng)生化指標(biāo)，用于700多種細(xì)菌的鑒定。Biolog系統(tǒng)：一種碳源鑒定系統(tǒng)，可同時(shí)測(cè)定細(xì)菌對(duì)95種碳源的利用情況，用于1000多種細(xì)菌的鑒定。細(xì)菌鑒定的自動(dòng)分析技術(shù)1、系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)庫(kù)NCBI:美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心管理的世界上最大的核酸和蛋白質(zhì)序列序列數(shù)據(jù)庫(kù)。EMBL：歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供的核酸和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)。2、常用的軟件程序數(shù)據(jù)庫(kù)與計(jì)算機(jī)程序的應(yīng)用Woese和Wolfe（1970）在對(duì)代表性類群的16SRNA堿基序列進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)甲烷細(xì)菌，極端嗜鹽細(xì)菌和嗜熱嗜酸細(xì)菌的16SrRNA譜既不同于真核生物，也不同于原核生物。由于這些細(xì)菌的生活條件與地球上生命出現(xiàn)的初期的環(huán)境相似，因此把該類細(xì)菌從細(xì)菌中獨(dú)立出來(lái)并命名為古細(xì)菌古細(xì)菌(Archaebacteria)生命的第三種形式——古細(xì)菌動(dòng)物界和植物界原核生物和真核生物（20世紀(jì)60年代）古細(xì)菌(Archaebacteria)真細(xì)菌(Eubacteria)真核生物(Eukaryotes)（1977，CarlWoese）Bacteria(真細(xì)菌)Archaea(古生菌)Eukarya(真核生物)（1990，CarlWoese）原核生物界（Kingdom）域（domain）16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)古生菌系統(tǒng)發(fā)育古細(xì)菌的細(xì)胞壁古細(xì)菌同真細(xì)菌一樣包括G+和G-菌，有球狀、桿狀等形態(tài)，但其細(xì)胞壁沒(méi)有真正的肽聚糖，而含假肽聚糖。假肽聚糖與真肽聚糖相比沒(méi)有胞壁酸、沒(méi)有D型氨基酸、沒(méi)有DAP，而由N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸代替胞壁酸，單糖之間以?-1,4

-糖苷鍵相連。G-古細(xì)菌的細(xì)胞壁有些由雜多糖組成,還有些由蛋白質(zhì)或糖蛋白組成。古生菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)古細(xì)菌的細(xì)胞膜不含磷脂。而是由植烷基甘油二醚或二植烷基甘油四醚組成。古生菌與真細(xì)菌相比，細(xì)胞構(gòu)造有如下特點(diǎn)：細(xì)胞壁沒(méi)有肽聚糖，而含假肽聚糖，假肽聚糖不含胞壁酸，DAP和D型氨基酸細(xì)胞膜中的脂類不是磷脂而是甘油與聚類異戊二烯以醚鍵相連，或是植烷基甘油醚染色體同細(xì)菌相同，均為單鏈閉合環(huán)狀DNA，但少有質(zhì)粒，有些古細(xì)菌基因組較小16SRNA有較強(qiáng)保守性，其圖譜與真細(xì)菌和真菌均不同在抗生素抗性方面，類似真核生物而與真細(xì)菌不同二.古細(xì)菌的主要類群古菌域包括泉古菌（Crenarchaeota）和廣古菌(Euryarchaeota)兩個(gè)門是一群具極端嗜熱特性的古菌類群,最適生長(zhǎng)溫度在80度以上，許多細(xì)菌嗜酸并能夠代謝硫.硫化葉菌：第一個(gè)被分離鑒定的極端嗜熱古菌，生長(zhǎng)在富硫的酸泉中。生長(zhǎng)溫度達(dá)90度以上，pH1-1.5，菌體為球狀。泉古菌門極端嗜熱S°代謝菌熱網(wǎng)菌屬（Pyrodictium）細(xì)胞圓到碟形,直徑0.3～2.5um，厚0.2um。產(chǎn)生0.04～0.08um厚的纖維，這些纖維連接許多細(xì)胞形成網(wǎng)狀，G-，沒(méi)有鞭毛，不運(yùn)動(dòng)。嚴(yán)格厭氧，最適生長(zhǎng)溫度105℃，溫度生長(zhǎng)范圍為82～110℃，最適pH5.5，化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌，是靠H2S生長(zhǎng)的自養(yǎng)生物，H2S從分子硫和氫形成。主要包括4個(gè)類群：A.產(chǎn)甲烷菌B.極端嗜鹽菌C.還原硫酸鹽菌D.無(wú)壁古細(xì)菌廣古菌門C02+4H2CH4+2

H2OCH3C00HC02+CH4（1）產(chǎn)甲烷細(xì)菌

嚴(yán)格厭氧，能利用簡(jiǎn)單的C1、C2化合物生長(zhǎng)并產(chǎn)成甲烷。含有特殊的輔酶F420，在熒光顯微鏡下檢測(cè)時(shí)，自發(fā)熒光。甲烷桿菌屬（Methanobacterium）是產(chǎn)甲烷菌的典型代表，細(xì)胞桿狀，常連成絲，G－，利用H2，CO2和甲酸產(chǎn)生甲烷是該屬的主要特點(diǎn)廣古菌的代表類群（2）極端嗜鹽細(xì)菌

能在含鹽20－30％，甚至飽和鹽水中生活，嚴(yán)格好氣，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，常以蛋白質(zhì)、氨基酸為能源和碳源，因具有類胡蘿卜素而呈紅、橙等色。有光時(shí)合成菌視紅蛋白，利用光能將Ｈ＋泵出細(xì)胞膜，產(chǎn)ATP。主要分布在鹽湖和曬鹽，引起腌制食品的腐敗和脫色，代表種屬有嗜鹽桿菌屬（Halobacterium）和嗜鹽球菌屬（Halococcus）細(xì)胞桿狀，G-，具端生鞭毛,菌落紅色，小于2mm。嚴(yán)格好氧，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，耐高鹽，在飽和鹽濃度(20-30%以上)中生長(zhǎng)，<15%的鹽水不能生長(zhǎng)。嗜鹽桿菌屬(Halobacterium)

(3)還原硫酸鹽的古細(xì)菌依賴硫，以硫酸鹽、亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽作為電子受體，耐高溫（80以上），高酸（pH1－3）的特殊類群，主要生活在含硫的溫泉、火山口和燃燒后的煤礦等環(huán)境，代表是古生球菌屬（Archaoglobus）。

該類古菌沒(méi)有細(xì)胞壁，細(xì)胞膜中的脂質(zhì)為植烷基二甘油四醚，專性嗜酸嗜熱，只在極低pH下生長(zhǎng)，接近中性時(shí)細(xì)胞自溶，現(xiàn)知僅兩個(gè)屬為熱原體屬（Thermoplasma）和嗜酸菌屬(Picrophilus)(4)無(wú)細(xì)胞壁古細(xì)菌——熱原體變形細(xì)菌門：均為G-細(xì)菌，形態(tài)多樣，營(yíng)養(yǎng)類型有光能自養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型，分為α、β、γ、δ、ε

五綱。厚壁菌門：低GC含量革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌,分為梭菌綱、柔膜菌綱和芽胞桿菌綱。

放線菌門：高GC含量革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌。藍(lán)細(xì)菌門

其它細(xì)菌

分類學(xué)中，細(xì)菌(Bacteria)特指真細(xì)菌，選取以下部分來(lái)講：真細(xì)菌的常見(jiàn)代表類型：變形細(xì)菌門

生理特征：好氧型，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，與豆科植物共生固氮，形成根瘤。代表屬：根瘤菌屬(Rhizobium)、慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)、中華根瘤菌屬(Sinorizhobium)。根瘤菌（Rhizobia）：α-變形桿菌綱

形態(tài)：桿狀，含PHB顆粒使染色不均勻，極生或2－6根周生鞭毛，有胞外粘液但不形成莢膜。在根瘤中，菌體常呈T形和Y形，稱為類菌體。(一)需氧性桿菌和球菌土壤桿菌屬（Agrobaterium）：α-變形桿菌綱形態(tài)：細(xì)胞桿狀，以周生鞭毛或側(cè)生鞭毛運(yùn)動(dòng)，不形成芽胞，常有纖毛生理特點(diǎn)：不能在豆科植物上形成根瘤，能與許多非豆科植物形成腫瘤，但不固N(yùn)醋酸桿菌屬（Acetobacter）：α-變形桿菌綱形態(tài)：橢園到桿狀，直或稍彎，單生，成對(duì)或成鏈，以周生鞭毛運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng)生理特點(diǎn)：能氧化乙醇為乙酸甲基營(yíng)養(yǎng)菌：γ-變形桿菌綱生理特點(diǎn)：能以一碳化合物如甲烷、甲醇、甲醛、甲基胺等為能源和碳源。代表類型：甲基單胞菌屬(Methylomonas)形態(tài)：細(xì)胞球狀、桿狀或絲狀，0.2-0.5μm，G-，沒(méi)有鞭毛，不運(yùn)動(dòng)，一般不能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器血細(xì)胞中的立克次氏體生理特點(diǎn)：介于細(xì)菌和病毒之間的一類專性寄生菌，主要是哺乳動(dòng)物，是引起斑疹傷寒的病原菌立克次氏體屬（Rickettisa）:a-變形桿菌綱H.T.Ricketts1909年，首次發(fā)現(xiàn)斑疹傷寒的病原體，并因研究此病而犧牲，1916年人們以他的名字命名這類病原體作為紀(jì)念。假單胞菌（pseudonmonads）：γ-變形桿菌綱形態(tài)：直或彎桿狀，端生一根或幾根鞭毛，能運(yùn)動(dòng)的桿菌

生理特征：多為化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，需氧性，為土壤、淡水和海水中常見(jiàn)的腐生菌，有些為動(dòng)植物的致病菌，如引起人們傷口化膿的綠膿桿菌（pseudonmonas

aeruginoca）；少數(shù)種類為化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，可利用H2或CO作為能源；代表屬：假單胞菌屬(Pseudomonas)黃單胞菌屬(Xanthomonas形態(tài)：細(xì)胞大，形態(tài)長(zhǎng)短不一，細(xì)胞多形態(tài)性，桿狀到球狀細(xì)胞，呈單個(gè)、成對(duì)或不規(guī)則團(tuán)塊，有時(shí)呈鏈狀。不形成芽胞，但形成胞囊，含碳源豐富的培養(yǎng)基上形成豐厚的莢膜，周生鞭毛，運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng)生理特征：自生固氮，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型,代表類型：褐球固氮菌（Azotobacterchroococcum）

固氮菌屬（Azotobacter）：γ-變形桿菌綱固氮菌胞囊固氮菌營(yíng)養(yǎng)體(二)需氧性螺旋形細(xì)菌形態(tài)：菌體彎曲桿狀或螺旋狀，一端或兩端單生或叢生鞭毛運(yùn)動(dòng)。生理特點(diǎn)：化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，好氧或微好氧，生活在土壤、淡水或海洋，也分布在根際、人或動(dòng)物的生殖器官、腸道或口腔。代表屬：螺菌屬（Spirillum）:β-變形桿菌綱固氮螺菌屬(Azospirillum):β-變形桿菌綱生活在谷物根的表面或細(xì)胞間，可固氮。是一類寄生或兼性寄生在G-細(xì)菌的壁膜間隙繁殖并導(dǎo)致宿主裂解的比普通細(xì)菌小的細(xì)菌，弧形或逗點(diǎn)狀，有時(shí)為螺旋狀，在一端生一根比普通細(xì)菌鞭毛粗3－4倍的鞭毛，運(yùn)動(dòng)行強(qiáng)，專性好氧，廣泛分布于土壤和水域中。蛭弧菌屬（Bdellovibrio）

δ-變形桿菌綱(三)兼性厭氧桿菌弧菌科(Vibrionaceae):γ-變形桿菌綱形態(tài)：細(xì)胞彎曲成弧狀，以一端生、叢生或生2根鞭毛運(yùn)動(dòng)。一個(gè)較大類群，包括弧菌科、腸桿菌科等。生理特點(diǎn)：兼性厭氧,可發(fā)酵，多生活于水中，有些弧菌可發(fā)光，有些種致病(如霍亂弧菌Vibrio

cholerae)。代表屬：弧菌屬(Vibrio)腸桿菌科：γ-變形桿菌綱形態(tài)：周生鞭毛，能運(yùn)動(dòng)，都是G-小桿菌。生理特點(diǎn)：兼性厭氧，能發(fā)酵糖類產(chǎn)酸，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型。生活環(huán)境：多存在于人和動(dòng)物的腸道，也存在于土壤、水域和植物，和人類關(guān)系密切。代表屬：埃希氏菌屬(Escherichia)

沙門氏菌屬(Salmonella)

志賀氏菌屬(Shigella)

形態(tài)：細(xì)胞桿狀，單生或成對(duì)，多周生鞭毛，細(xì)胞表面有菌毛，有些細(xì)菌有莢膜。生理特征：化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，利用多種有機(jī)物作為碳源和能源。有氧、無(wú)氧都能生長(zhǎng)。生活在人體或溫血?jiǎng)游锏南履c道和糞便中，是腸道中的正常群居菌，可產(chǎn)生維生素，特別是維生素K，對(duì)人體的營(yíng)養(yǎng)生理起重要作用。代表種大腸埃希氏桿菌（Esherichiacoli）的菌株是研究生理和遺傳的良好材料。埃希氏菌屬（Esherichia）形態(tài)：與Esherichia相似。主要特點(diǎn)：引起傷寒和腸道疾病等病，代表種有鼠傷寒沙門氏菌（Salmonellatyphimurium）沙門氏菌屬（Salmonella）(四)G-厭氧性桿菌脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）:δ-變形桿菌綱形態(tài)：彎桿狀或螺旋狀，端生鞭毛運(yùn)動(dòng)，不生芽胞主要特點(diǎn)：嚴(yán)格厭氧生長(zhǎng)，厭氧呼吸還原S和可還原硫化物為H2S取得能量，可用于處理含硫酸鹽的污水(五)紫色光合細(xì)菌形態(tài)：形態(tài)多樣，含菌綠素、類胡蘿卜素等光合色素，呈紫、紅、褐等顏色。生理特點(diǎn)：多進(jìn)行不產(chǎn)氧光合作用。紫色硫細(xì)菌：γ-變形桿菌綱特點(diǎn)：利用H2S、硫代硫酸鹽等還原性硫化物作為電子供體，還原CO2氧化硫，進(jìn)行光合作用。代表屬：著色菌屬即紅硫菌屬(Chromatium)

硫螺旋菌屬(Thiospirillum)光CO2+H2S(電子供體)(CH20)n+S0在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)一步氧化放出能量S0SO42-2.紫色非硫細(xì)菌：

α-變形桿菌綱代謝類型復(fù)雜，能利用低濃度硫化物，廣泛分布于各種靜止水體、污泥、廢水及稻田等。在黑暗中某些種利用有機(jī)物為電子供體，進(jìn)行厭氧生長(zhǎng)(化能異養(yǎng))。某些種利用無(wú)機(jī)物如H2為電子供體，進(jìn)行厭氧生長(zhǎng)(化能自養(yǎng))光照下利用有機(jī)物為碳源，光能為能源，行光能異氧。多數(shù)也可以CO2為碳源，H2S或H2為電子供體行光能自養(yǎng)代表屬紅螺菌屬(Rhodospirillum)(六)化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌特點(diǎn)：通過(guò)氧化無(wú)機(jī)物獲得能量，為化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型。廣泛分布于自然界，對(duì)自然界元素循環(huán)其重要作用。代表類型硫化細(xì)菌：α-變形桿菌綱硝化細(xì)菌：α-變形桿菌綱氫細(xì)菌：能氧化氫獲得能量。鐵氧化細(xì)菌鞘細(xì)菌（Sheathedbacteria）:β-變形桿菌綱形態(tài)：成串的桿狀細(xì)胞包圍在共同的鞘套內(nèi)，形成不分枝的菌絲體，菌絲或漂浮在水中，或形成粘性的附著器附著在固體上，單個(gè)細(xì)胞桿狀，偏端從生鞭毛，G-生理特點(diǎn)：有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，專性好氧，某些鞘細(xì)菌可以從衣鞘包裹的金屬氧化物（如鐵、錳）中獲得能量。該類細(xì)菌常使污水處理廠的活性污泥膨脹，造成污泥澄清困難(八)鞘細(xì)菌和粘細(xì)菌特點(diǎn)：細(xì)胞壁薄，能分泌粘液在固體表面滑行，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，專性好氧；生活周期復(fù)雜，分為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和子實(shí)體兩個(gè)階段；主要分布在土壤表層、樹(shù)皮、腐爛的木材、堆肥和動(dòng)物糞便中，有的類群分解纖維素粘細(xì)菌（Myxobacteria）

δ-變形桿菌綱歸于厚壁菌門，共分為3個(gè)綱：梭菌綱柔膜菌綱芽孢桿菌綱低G+C含量的G+細(xì)菌以前被認(rèn)為是G-菌，現(xiàn)被劃分低G+C含量的G+菌

形態(tài)：0.1-0.25μm，缺乏細(xì)胞壁，細(xì)胞呈多態(tài)性，能夠通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器，二等分裂菌落為典型的煎雞蛋狀（0.1-1.0mm），又稱為類胸膜炎微生物，（一）支原體（Mycoplasma）生理特點(diǎn)：能在人工培養(yǎng)基上獨(dú)立生長(zhǎng)；具有氧化型或發(fā)酵型的產(chǎn)能代謝,在好氧或厭氧條件下生長(zhǎng)；對(duì)能與核糖體、細(xì)胞膜結(jié)合的表面活性劑、抗生素敏感；是可以人工培養(yǎng)的最小的細(xì)胞型生物，廣泛分布于土壤、污水、溫泉等溫?zé)岘h(huán)境以及昆蟲(chóng)、脊椎動(dòng)物和人體中。（二）梭菌綱菌體桿狀，0.6－1.2×3－7微米，多數(shù)周生鞭毛，芽胞端生或中生并使菌體膨大為鼓錘狀或梭狀，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，多數(shù)為嚴(yán)格厭氣性，廣泛生活在土壤、水體、動(dòng)物及排泄物中。

常見(jiàn)菌有：肉毒梭菌（Clo.botulinum