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第十章 微生物的分类和鉴定,第一节 通用分类单元,一、种以上的系统分类单元 二、学名 三、几个概念,第一节 通用分类单元,种以上的系统分类单元 界 Kingdom 门 Phylum（或Division）亚门 纲 Class 亚纲 超目 目 Order 亚目 科 Family 亚科 族 亚族 属 Genus 种 Species,分类单元之间科加入亚门、亚纲、亚目、亚科等次要分类单位。种以下又可分为亚种、变种、型、菌株等,种的概念,种（Species） ：最基本的分类单位 定义：种是一个基本分类单位，是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其他种有明显差异的菌株的总称。 在微生物中，一个种只能用该种内的一个典型菌株作为具体标本，它就是该种的模式种。 新种：（Species nova, sp. nov或nov sp.） 指权威性的分类鉴定手册中从未记载过的一种新分离并鉴定过的微生物 新被鉴定的种发表时应在其学名后标上sp.nov.的符号，,亚种以下的分类单元,变种(Variety，Var.) ，某纯种的某一主要特征与典型菌种不同，其余特征则完全相符，而这一特征又是稳定的，就称该纯种为典型种的变种。 典型的枯草芽孢杆菌：不产黑色素 一种芽孢杆菌：酪氨酸培养基上产黑色素，其它特征都相同称枯草芽孢杆菌的黑色变种（Bacillus subtilis Var. niger）,亚种（Subspecies,subsp.,ssp.） 种的进一步细分亚种与变种是近义词，两者经常混用 常在种名、署名的加词后写上subsp.然后再写具体亚种的加词； 亚种以下 生物变型表示特殊的生化或生理特征 血清变型表示抗原结构不同 致病变型表示某些寄主的专一致病性 噬菌变型表示对噬菌体的特异性反应 形态变型表示特殊的形态特征,菌株（strain）或称品系：表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体极其一切后代；实际上是一个微生物达到遗传性纯的标志。 同一菌种的不同菌株 作为分类鉴别的主要性状相同 非鉴别用的“小”性状很大的差异 尤其是生化性状，如代谢产物（抗生素、酶、有机酸等）的产量性状等,类群（group）：有些微生物的种类特征介于两种微生物之间，把这两种微生物和介于它们之间的种类统称为一个“群”。 没有分类地位 彼此不易严格区分 在研究的某一阶段还不准备作进一步鉴定 把大肠杆菌和产气杆菌（两个种区别明显）以及许多介于这两种细菌之间的中间类型，统称为大肠菌群,二、微生物的学名,俗名（Common name，Vernacular name） 结核杆菌 红色面包霉 绿脓杆菌 学名（Scientific Name） 结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis) 粗糙脉胞菌(Neurospora crassa) 铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa） 学名：为了便于交流和避免混淆，根据一个统一的命名法则，给每种微生物取一个为大家公认的科学用名。,微生物的命名原则,学名（Scientific Name, Scientific nomenclature ） 菌种的科学名称，是按照国际细菌命名法规命名的国际学术界公认，并通用的名称。 由拉丁词或拉丁化的词组成菌种的学名 林奈的“双名法” Binomial nomenclature 三名法 学名的其他知识 一个微生物学工作者必须牢记常用常见的微生物学名,微生物的命名原则,规定与常识： 属名应大写首字母、单数、通常是拉丁字的名词，用来描述微生物的主要特征，如形态、生理特征等 种的加词代表一个种的次要特征，首字小写,是拉丁字的形容词，来补充说明微生物的次要特征，如颜色、形状、用途 1.学名=属名+种的加词+（首次定名人）+现名定名人和鲜明定名年份 大肠埃希氏菌 Escherichia coli (Migula) Castellani et Chalmers 1919 两歧双歧杆菌 Bifidobacterium bifidum （Tissier）Orla-Jensen 1924,2.学名=属名+种名+菌株（用字母、符号等字形表示） 表示菌株的符号： 随意的或研究机构的名称缩写； 如“BF”为“北纺”，即北京纺织工业局科学研究所 Bacillus subtilis AS 1.389 枯草芽孢杆菌（可生产蛋白酶） B. subtilis BF 7658（可生产淀粉酶） 菌种保藏机构的缩写 如“AS”为Academia Sinica（中国科学院），“ATCC”即American Type Culture Collection(美国模式菌种保藏中心）,双名法的实例,3.学名=属名+sp.(或spp.) 只鉴定到属名，对具体的种不能肯定 枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn 1872 缩写：B. subtilis 或 Bac. Subtilis Bacillus sp. 表示尚未定种名的芽孢杆菌（芽孢杆菌的某一种） Bacillus spp.表示一批尚未定名的芽孢杆菌（若干芽孢杆菌）,菌株 （品系）表示由一个独立的单细胞繁殖而成的纯种群体及其一切后代 Bacillus subtilis AS 1.389 枯草芽孢杆菌（可生产蛋白酶） B. subtilis BF 7658（可生产淀粉酶）,亚种/变种的命名“三名法”,学名=属名 + 种名 + subsp.或var. + 亚种（或变种）的加词 排成斜体 排成正体，但可省略 排成斜体 Saccharomyces cerevisiae Hansen ellipsoideus (Hansen) Dekker 汉斯酿酒酵母的椭圆形变种，原来由Hansen定名，后来Dekker将其划为椭圆变种 亚种（subspecies，简称“subsp.”，排成正体字） 变种（variety，简称“var.”，排成正体字） Candida lipolytica (Harrison) Diddens et lodder Var.,lipolytica 表示解脂假丝酵母解脂变种,新种的命名,新种： 在实际工作中获得并鉴定了一个新种（sp.nov.或nov.sp.,是species nova 的缩写） 按照法则命名发表时，应在其学名后附上“sp.nov.”符号，排成正体字。 谷氨酸发酵新菌种 Corynebacterium pekinense sp.nov.AS1.299 (北京棒杆菌AS1.299，新种） C.crenatum sp.nov.AS1.542（钝齿棒杆菌AS1.542，新种） 新种发表前，模式菌株的培养物就应存放在一个永久性的菌种保藏机构，并允许人们从中获得该菌种。,第二节 微生物在自然界的地位,生物的界级分类学说：是在认识发展过程中存在的对生物分类的不同阶段的不同观点。 二界 三界四界五界六界三原界 （1753） （1860） （1956） （1969） （1949） （1978） 五界系统包括动物界、植物界、原生生物界（原生动物、单细胞藻类、粘菌）、真菌界以及原核生物界。 六界系统在五界系统的基础上增加一个病毒界。,R.H.Whittaker的五界系统示意图,六界系统表解,三原界系统是1978年由R.H.Whittaker和L.Margulis提出的。 所有生物存在一个共同祖先，由它分三条进化路线，就形成了三个原界： 古细菌原界（Archae bacteria)，包括产甲烷细菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌； 真细菌原界（Eubacteria)，包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其它原核生物； 真核生物原界（Eucaryotes），包括原生生物、真菌、动物和植物。 提出了内共生学说，主要是Margulis的贡献,三原界系统示意图,第三节 各大类微生物的分类系统纲要,一、原核微生物分类系统纲要 伯杰氏手册 二、真菌分类系统纲要 Ainsworth菌物分类系统纲要,一、原核微生物分类系统纲要,原核生物分类学手册的发展 细菌分类图说 伯杰氏鉴定细菌学手册 细菌与放线菌的鉴定 细菌分类学 原核生物 伯杰氏系统细菌学手册,伯杰氏手册,Breed 伯杰氏系统细菌学手册 所有细菌（包括古细菌在内）放在原核生物界 细菌分类和鉴定的依据 Buchanan, R. E. et al. Bergeys Manual of Determinative Bacteriology, 伯杰氏鉴定细菌学手册 1923年, 1925年, 1930年, 1934年, 1939年, 1948年, 1957年, 1974年分别出版了第一至第八版，1994年出了第九版 以形态、生理生化、G + C mol%、生态分布等特征为主 体现了现代分子生物学的研究成果 Bergeys Manual of Systematic Bacteriology 1984，9版 细菌（古细菌）、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝藻、放线菌,细菌的分类高级单位,第九版伯杰氏系统细菌学手册对所有微生物的高级分类单元的划分如下（19类， 250属） : 原核生物界 (Procaryotae) 薄壁菌门 (Gracilicutes) 暗细菌纲 (Scotobacteria) 不产氧光细菌 (Anoxyphotobacteria) 产氧光细菌 (Oxyphotobacteria) 厚壁菌门 (Firmicutes) 厚壁菌纲 (Firmibacteria) 放线菌纲 (Thallobzcteria) 软壁菌门 (Teneribacteria) 软皮体纲 (Mollicutes) 伪壁菌纲 (Mendosicutes 古细菌纲 (Archaeobacteria),二、真菌分类系统纲要,代表性的真菌分类系统 Ainsworth（1973）真菌分类系统 N. J. W. Kreger-van Rij , The yeasts: a taxonomic study, 1984 菌物与真菌,第四节 微生物的分类鉴定方法,分类鉴定步骤 获得该微生物的纯种培养物（pure culture) 测定一系列必要的鉴定指标 查找权威性鉴定手册 微生物分类中使用的技术水平 细胞形态水平 细胞组分水平 蛋白质水平 基因组水平,经典分类法 早期，在细胞的形态和习性的水平。 现代分类鉴定方法 60年代起，核酸和蛋白质，红外光谱、气相色谱和质谱以及计算机的应用 数值分类法,经典的微生物分类方法,经典分类法： 根据少数几种特征进行分类的方法 随机，不系统 经典分类方法的分类依据： 形态特征：个体 群体 生理、生化特征：营养要求（碳源，氮源，生长因子）；代谢产物（种类，产量，显色反应等）；酶（产酶种类，反应特性等） 生态特征：生长温度，对氧需要，酸碱要求，宿主种类等 生活史特点 血清学反应 噬菌体的敏感性 其他,形态特征,形态特征包括个体特征和群体特征。 个体特征： 细胞形态，染色反应，各种特殊构造等 群体特征：菌株在一定的培养基中的菌落特征 菌落形态，在半固体或液体培养基中的生长状态,生理和生化特征,营养来源 多种糖能否被用作碳源和能源，对特定有机化合物和CO2的利用能力 氮源的利用，是蛋白质、蛋白胨、氨基酸或铵盐、硝酸盐中的氮，还是大气中的游离氮。 代谢产物 检测是否形成有机酸、产生气体，能否分解色氨酸产生吲哚，能否还原硝酸盐，能否产生色素或抗生素等 与温度和氧气的关系,经典的分类依据,生态特性 微生物与其它生物的寄生或共生等关系的专一性 微生物在自然界的分布（是否耐高渗、嗜盐） 血清学反应 将已知菌种或菌株制成抗血清，未知菌是否与其发生特异性血清反应 用于微生物的亚种分类、病毒分类（尤其是噬菌体分类）,经典的分类依据,生活史 上代个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部经历 微生物个体发育的阶段变化 对噬菌体的敏感性 各噬菌体有严格的寄生范围 菌体对噬菌体的敏感性，区分不同类型,现代微生物分类方法,遗传分类法： 从遗传学的角度估价微生物之间的亲缘关系的分类方法 主要的分类依据：GC含量和DNA杂合情况。 化学分类法： 指除核酸成分以外的其它化学成分的测定 细胞壁、类脂、细胞色素组成，蛋白质的氨基酸顺序，红外吸收光谱，核磁共振谱等,G+C含量,G+C含量：DNA中碱基G和C在整个DNA中的摩尔百分比。 判断微生物种属间的亲缘关系的远近 亲缘关系越远的种，碱基数目和排列顺序相差越大。 各类微生物的G+C含量：27-75摩尔% G+C含量相差10%以上，肯定不属于同一个种 完全不相关的两种微生物，G+C含量可能相同/近 注意：使用G+C含量性状，必须结合其它性状,DNA杂交试验,原理：不同来源的DNA在体外加热解链，合适条件，使互补的碱基配对结合成双链DNA，然后测定杂合百分率 杂合率越高，两个DNA碱基序列的相似性越高，亲缘关系也越近 两条单链DNA的碱基序列 完全相同，完整双链，杂合率100% 部分相同，生成的“双链”含部分单链，杂合率小于100%。 比较不同来源DNA的碱基序列类似性,DNA-rRNA杂交 16SrRNA寡核苷酸的序列分析 分析后作出相似性图，关系近的集中到一起，关系远的在图上占据不同的位置,细胞壁成分分析,组成单位或结构，明显特殊性 霉菌的细胞壁主要含有几丁质； 细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。 革兰氏阴性菌细胞壁的肽聚糖含量较低，还有多肽、脂蛋白及脂多糖等； 革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖的比例较高，还有蛋白质、多糖、磷壁酸和磷壁质等。 广泛用于放线菌的