微生物学课件：1 细菌的分类与命名

1、细菌的分类与命名 细菌的分类与命名是人们不断深入认识细菌本质的一门科学。它属于细菌分类学的范畴。枸橼酸杆菌属包括11个种即：丙二酸盐阴性枸橼酸杆菌、布拉克枸橼酸杆菌、法摩枸橼酸杆菌、弗劳地枸橼酸杆菌、异型枸橼酸杆菌、腐蚀枸橼酸杆菌、丝得雷枸橼酸杆菌、魏氏枸橼酸杆菌、杨格枸橼酸杆菌、吉尔枸橼酸杆菌、莫利尼枸橼酸杆菌科瑟枸橼酸杆菌 丙二酸莱文氏菌 中间枸橼酸杆菌生物群B 异型枸橼酸杆菌 造成细菌分类和命名混乱的主要原因是：1、 早期细菌研究水平落后。2、 国与国之间、区域与区域之间缺乏 交流、信息闭塞。3、在国际上缺乏一个技术行政部门进行 管理和协调。如：产气荚膜杆菌的命名1892年 美国 Wel

2、ch和Nuttall 产气荚 膜杆菌（魏氏杆菌）1893年 德国 Frankel 气性蜂窝织炎杆菌（弗兰格尔氏杆菌）1897年 法国 Weillon和Zuber 多缝杆菌现在,情况有了明显的不同 1、 微生物的研究技术已经达到了相当高的水平，使细菌分类学从一般生物学特性的研究发展到细胞水平和分子水平的研究，进一步阐明了许多细菌间的亲缘关系，使这门学科更趋完善、更具科学性。2、 国际间学术气氛活跃、学术交流增多；3、世界卫生组织（WHO）在细菌分类和命名的统一管理和协调方面发挥着重要的作用 第一节 细菌在生物界的地位最早的生物分类把生物分为动物界和植物界。在这种分类中，因细菌具有细胞壁不同于动物

3、细胞，故将其归属于植物界 叶状植物门藻类亚门菌类亚门假菌超纲真菌超纲裂殖菌纲粘菌纲放线菌目细菌目1866年，德国博物学家Haeckel创立了第三生物界，即原生生物界，将细菌、藻类、原虫等单细胞生物归入其中。1960年以后Whittaker等提出：将自然界的生物分为五个界，即：动物界、植物界、真菌界、真核原生生物界和原核生物界，这一建议得到了各国学者的一致赞同。1970年以后，又将没有细胞形态和结构、只含有蛋白质外壳和包含于其中的核酸（RNA或DNA）组成的病毒另立为一界，即病毒界。因此，目前认为：生物总共分为六个界，即：动物界、植物界、真菌界、真核原生生物界、原核生物界和病毒界。细菌属于原核生

4、物界。对整个微生物而言，如果按其结构和细胞核的分化程度加以分类，可将其分为三大类，即：真核细胞型微生物：此类微生物细胞核的分化程度较高，具有核膜、核仁和一定形态的核，胞浆中具有线粒体、高尔基氏体等完整的细胞器。真菌属于此类微生物。原核细胞型微生物：此类微生物细胞核的分化程度较低，无核膜、核仁和一定形态的核，细胞核以核质的形式分散于胞浆中；细胞浆缺乏完整的细胞器。细菌、放线菌、螺旋体、支原体、衣原体、立克次氏体均属此类微生物。非细胞型微生物：此类微生物既无细胞形态，又无细胞结构，它只有蛋白质组成的外壳和包含于其中的核酸（RNA或DNA）组成。病毒即属此类微生物。第二节 细菌的命名法 一、科、属、

5、种、型、株的概念种是细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细菌的群体构成一个种 同一种细菌的形态、染色、生理学特性和组成成分都基本相同。生物学性状相近且关系密切的若干菌种组成一个属同一菌属的各个种之间，在形态染色等主要生物学性状上都是相同的，但在某些次要特征上仍存有一定的差异。主要生物学性状相近且有共同亲缘关系的属组成科 科以上的分类单位多属人为地组合。同一个种的各个细菌，虽然性状基本相同，但在某些方面仍可能有一些差异，因此，在一个菌种内部还可根据这些差异而进一步分组。 差异较明显的称为亚种或变种；差异微小的称为型。 来自不同来源的同一菌种的细菌称为不同的株。株是细菌最小的分类单位。 具有某

6、种细菌典型特性的菌株，称为标准菌株（Standard strain）或模式株（Type strain）。它有一定的编号，为国际上所公认。 现在世界上具有较大影响的收藏标准菌株的机构主要有：英国的公共卫生实验中心的菌种收藏中心（National collection type culture，NCTC）美国菌种收藏中心（American type culture collection，ATCC）现在在我国使用的标准菌株主要有三株 ATCC 25922 大肠埃希氏菌；ATCC 25923 金黄色葡萄球菌；ATCC 27853 铜绿假单胞菌。此外，还有专门收集和保藏某一特定菌种的中心，如设在法国巴黎

7、的国际沙门氏菌中心 ISC（International Salmonella Center）。二、细菌的命名原则细菌的命名原则是微生物分类学的一个分支。通用的命名原则是按国际微生物学会的命名规约国际细菌命名法典 （The International Code of Nomenclature of Bacteria）进行的。这种命名“法典”采用“双命名法”（亚种、变种采用“三名法”），统一用斜体拉丁语表示，前面是属名，用名词，词首大写；后面是种名，用形容词，词首小写。这些名称若用中文表示则顺序颠倒，即种名在前、属名在后。 Mycobacterium tuberculosis 结核分枝杆菌 Sal

8、monella typhi 伤寒沙门氏菌 Neisseria gonorrhoeae 淋病奈瑟氏菌属名亦可不将全文写出，只用第一个大写字母表示，如上述细菌可表示为：M tuberculosis； S. typhi ; N. gonorrhoeae 细菌的亚种和变种采用“三名法”，如“鼠伤寒沙门氏菌宾氏变种”命名为：Salmonella typhimurium Var ，binns.其中 “Var”是变种“Variety”的缩写体，“binns”是“宾氏”的姓氏。这种在细菌的名称之后加上命名者的姓氏，是为了避免出现同名异种或同种异名而造成的误解。这种方法也常用在双名法中。如金黄色葡萄球菌是由Ro

9、senbach命名的，故其全名为：Staphylococcus aureus Rosenbach.如果只提某一个属的细菌而不提哪一个具体的种，可在属名后加“Sp”或“Spp”表示。“Sp”是“种”（Species）的缩写体；“Spp”是复数的意思。 如Salmonella Sp.表示沙门氏菌属的某一细菌。 一个完整的细菌名称应包括： 第三节 细菌的分类体系分类是人类认识客观事物的一种最基本的逻辑学方法。细菌的分类就是把细菌的特性按照系统的发生和亲缘关系分成不同的类别；然后把这些不同类群的细菌按照一定的方式或顺序排列成一个系统，这个系统就成为细菌的分类系统或分类体系。 目前世界上具有很多分类方法

10、，但国际公认的具有权威性的分类体系有四个，即：一、克拉西里尼可夫氏分类系统： 这一分类系统的分类依据是前苏联学者克拉西里尼可夫氏于1949年著的细菌和放线菌的鉴定。该系统的优点是在分类思想、原则和内容统一方面颇能连贯一致，缺点是属的范围过于庞大。 二、普雷沃（Prevot）氏分类系统： 这一系统的分类依据是法国学者Prevot氏于1963年著的系统细菌学分类。这一分类系统原主要为法国、欧洲和拉丁美洲的一部分法语系国家采用。 三、伯杰（Bergey）氏分类系统： 分类依据：伯杰氏鉴定细菌学手册。该手册是由美国细菌学会“伯杰氏鉴定细菌学手册董事会”，组织了世界上14个国家的著名微生物学家分担执笔、

11、共同编辑而成的。该手册自1923年问世以来，每隔59年修订一版，至1994年共发行了九版。每版修订后的细菌分类系统均有较大的变动和发展。目前，国内所发行的微生物学书籍及教材中的细菌分类和命名均以该手册的第八、九版为依据。 （注：伯杰氏鉴定细菌学手册董事会的第一任主席为David H. Bergey.）四、CDC（Center for Disease Control and prevention,CDC）分类系统： 该系统是近年来逐渐在全世界广泛应用的另一权威的分类系统，它主要使用核酸杂交和核酸序列分析的方法对细菌进行分类，在确定细菌亲缘关系方面，具有独特的长处。第四节 细菌的分类方法所谓细菌的

12、分类标记是指在分类过程中能将各种不同的细菌区分开来的生物学特征。细菌的分类原则，是选用若干种生物学性状作为分类标记，分别测定各种细菌的性状表现，将所得结果罗列比较，或输入电子计算机，分析各菌之间的相关程度，决定其亲疏关系。将性状相近或相同的细菌归于一类，依次划分菌属或菌种。 一、 细菌的分类标记 用作分类标记的生物学性状大体包括如下四个方面：（一）、细菌的形态学 这是一类最基本的分类标记，它包括下述两个方面：1、细菌的个体形态2、细菌的群体形态 包括在固体培养基上的群体形态和液体培养基中的群体形态两个方面。（二）、细菌的生理生化学这是细菌种属间鉴定的主要标记内容之一。 这类标记内容包括：细菌的

13、生长条件、营养要求、细菌对各类营养物质如糖类、蛋白质、氨基酸、有机盐和胺盐的代谢能力、代谢途径、代谢方式、代谢产物等以及细菌的呼吸酶类、致病性和毒力试验等。（三）、免疫血清学和免疫化学 免疫血清学包括用特异性抗血清对被鉴定的细菌或其成份用免疫凝集、免疫沉淀、琼指扩散、免疫电泳和荧光抗体等免疫学方法测定细菌的菌体抗原（O）、表面抗原（K）、鞭毛抗原（H）等以确定细菌的种型。 免疫化学包括用免疫化学的方法测定细菌某些抗原的抗原结构、主干多糖、侧链多糖以及末端单糖的种类、数量及排列顺序，从而对细菌进行鉴别鉴定的方法。如试验证明沙门氏菌属不同种的细菌间O抗原的多糖链末端的单糖是有明显差别的。（四）、遗

14、传学遗传学是研究物种起源的科学，又是系统细菌学的理论基础。作为细菌分类标记的遗传学主要包括两个方面的内容，即形式遗传学和分子遗传学。1、形式遗传学： 是研究细菌变异和遗传形式的科学。形式遗传学的检测如细菌的基因突变、杂交重组、转化、转导、溶源性转换以及噬菌体、细菌素分型的检查，可了解各种细菌在系统发生上的亲缘关系。如细菌素是由细菌本身产生的一种抗菌物质，其作用特点是抗菌范围窄，它只能杀死与细菌素原菌有亲缘关系的细菌，而不能杀死其他细菌。因此用细菌素的抑菌实验即可了解细菌间的亲缘关系。2、分子遗传学： 是研究细菌遗传和变异本质的科学。分子遗传学技术应用于细菌分类的有以下四种：（1）、DNA碱基组

15、成测定（DNA G+C 百分含量测定）两条核苷酸链上的相对碱基间的互补配对是有规律的，即按照AT、CG间的严格互补关系形成氢键。 不同的细菌，其多核苷酸链上的碱基的排列顺序没有规律，可以任意排列，形成无数种形式的组合，且每一种排列形式就决定了一种独特的生物学性状。就一种生物的DNA来说，它的碱基排列顺序是固定的，碱基的种类和数量也是固定的，如果以四种碱基的总分子含量为100，测定其中G+C或A+T的百分含量，就可以了解各种细菌DNA分子的同源程度。亲缘关系接近的细菌，其DNA分子中G+C的百分含量相近或相同：亲缘关系疏远的细菌，其DNA分子中G+C的百分含量不同。因此，DNA碱基组成测定（DN

16、A G+C 百分含量测定）可作为细菌分类的重要标记。 DNA碱基组成测定虽然是一种较先进的分类标记方法，但在一些特殊情况下也会出现错误，如：由此可见，亲缘关系相近的细菌，其碱基含量相近或相同；但碱基含量相近或相同的细菌，却未必都具有亲缘关系。可见，DNA碱基组成测定只能反映出碱基含量，而不能反映出碱基的排列顺序。 （2）、DNADNA相关度测定（DNADNA杂交试验） 利用放射性同位素的放射性，测定两种DNA分子的结合率。如果待测菌株DNA碱基顺序与典型菌株相近或性同，其DNA片断较多地结合到放射性同位素标记的DNA分子上，其结合率就较高；反之，结合率较低。这就是DNADNA相关度测定（DNA

17、DNA杂交试验）。 两种细菌杂交后的DNA结合率的高低，随其亲缘关系而定，亲缘关系越近，结合率越高。同一个科的不同种别的细菌结合率在60%左右；同一种别细菌间的结合率在80%以上；本菌的结合率为100%。因此，DNADNA相关度测定更能反映出细菌间的亲缘关系，它是目前研究细菌分类的重要手段。 （3）、核糖体核糖核酸（rRNADNA）相关度测定（ rRNADNA分子杂合试验） DNADNA相关度测定也有一定的缺陷。例如，当细菌由于各种内外因素造成部分碱基对的丢失、碱基转移、新碱基插入等而导致基因突变时，这种突变的DNA与正常的DNA杂交，即使是同种细菌，结合率也不会高。（见图）： 因此可以说：D

18、NADNA相关度高的细菌一定具有亲缘关系；但具有亲缘关系的细菌发生变异后，其相关度并非皆高。而rRNA的同源性却能在DNA相关度低的细菌间揭示它们的亲缘关系。 这是因为rRNA是从DNA转录过来的，与DNA具有完全对应的关系；同时，rRNA在进化过程中非常稳定，很少发生变异，故又有生物化石之称。 因此用rRNADNA分子杂合试验，可以弥补DNADNA杂交试验的缺陷，从而揭示变异菌之间的亲缘关系。 （4）、rRNA碱基顺序测定试验 rRNA分子是一条多核苷酸单链，其核苷酸由一个分子的磷酸核糖和一分子碱基组成。其四种碱基分别是：两种嘧啶碱基（胞嘧啶C；尿嘧啶U）；两种嘌呤碱基（与DNA完全相同，也是A和G）。rRNA的碱基顺序是从DNA转录而来的，故与DNA有完全对应的关系，且在进化过程中较为稳定、不易变异，因此在DNA发生突变的情况下，测定细菌rRNA的碱基顺序，可以更准确地间接测定DNA的碱基顺序。 测定的大致过程是：提取并分离细菌细胞内的16SrRNA，以T1核糖核酸酶（主要水解由鸟嘌呤形成的磷酸酯键的核糖核酸酶）消化，即可获得各种寡核苷酸片断。测定这些寡核苷酸片断上的基因编码，则可作为细菌分类的一种标记。即：只含有一个核苷酸的片断叫“字母”；含有两个以上核苷酸的片断叫“单词”，根据单词数和每个单词的字母数，计算“缔合系数”，“缔合系数”越高，说明两菌的亲缘