微生物分类专题知识讲座

1、微生物分类专题知识讲座微生物分类专题知识讲座第1页细 菌 分 类 分类是认识客观事物一个基础方法。分类学内容包括三个相互依存又有区分组成个别：分类、命名和判定。 微生物分类专题知识讲座第2页分类（classification）是依据一定标准（表型特征相同性或系统发育相关性）对微生物进行分群归类，依据相同性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群特征进行描述，方便考查和对未被分类微生物进行判定； 命名（nomenclature）是依据命名法规，给每一个分类群一个专有名称； 微生物分类专题知识讲座第3页判定（identification或determination）则是指借助于现有微生物分类系统，经

2、过特征测定，确定未知、新发觉或未明确分类地位微生物所应归属分类群过程。 微生物分类专题知识讲座第4页一 分类单元及其等级 界Kingdom 门Phylum亚门 纲Class亚纲 目Order亚目 科Family亚科 属Genus 种Species微生物分类专题知识讲座第5页常见细菌分类术语 培养物（culture),是指一定时间一定空间内微生物细胞群或生长物。菌株（strain)，从自然界分离得到任何一个微生物纯培养物都能够称为微生物一个菌株；用试验方法（如经过诱变）所取得某一菌株变异型，也能够称为一个新菌株，方便与原来菌株相区分。 微生物分类专题知识讲座第6页 型（form或type),常指

3、亚种以下细分，当同种或同亚种不一样菌株之间性状差异，不足以分为新亚种时，能够细分为不一样型。 种（species),是生物分类中基础分类单元和分类等级。微生物分类专题知识讲座第7页二. 微生物命名 1.分类单元命名 属名 用一个单数主格名词或看成名词用形容词来表示，能够是阳性、阴性或中性，首字母要大写。 有时可缩写。 例：Bacillus， 可缩写为B. 或 Bac.微生物分类专题知识讲座第8页 种名 用双名法（binomial nomenclature）命名，即由属名和种名加词两个别组合而成。 例：Staphylococcus aureus Bacillus sp. 亚种名 为三元式组合，即

4、由属名、种名加词和亚种名加词组成。 例：Bacillus thuringiensis （subsp）galleria微生物分类专题知识讲座第9页2. 命名模式及其指定 即依据命名法规要求，正式命名分类单元应指定一个命名模式（简称模式）作为该分类单元命名依据。 微生物分类专题知识讲座第10页3. 新名称发表 依据细菌命名法规要求，有效发表新细菌名称应在公开发行刊物上进行。另外，若新名称是在国际系统细菌学杂志（IJSB）以外其它杂志上发表，还必须经过新名称合格化发表，被认为合格后，在该杂志上定时公布，命名日期即从公布之日算起。发表新名称时，应在新名称之后加上所属新分类等级缩写词，如新目“ord.n

5、ov.”、新属“gen.nov.”、新种“sp.nov.”等。 微生物分类专题知识讲座第11页三、细菌分类和伯杰氏手册 70年代以后，对细菌进行全方面分类、影响最大是伯杰氏手册。所以该书当前已成为对细菌进行分类判定主要参考书。 微生物分类专题知识讲座第12页依据当代生物进化论观点 ： 进化（evolution）是生物与其生存环境相互作用过程中，其遗传系统随时间发生一系列不可逆改变，在大多数情况下，造成生物表型改变和对生存环境相对适应。 系统发育（phylogeny）就指是研究各类微生物进化历史。 微生物分类专题知识讲座第13页 对生物进行分类存在两种基础、截然不一样分类标准： 一是依据表型(p

6、henetic)特征相同分群归类，这种表型分类重在应用，不包括生物进化或不以反应生物亲缘关系为目标； 第二种分类标准是要按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标是探寻各种生物之间进化关系，建立反应生物系统发育分类系统。微生物分类专题知识讲座第14页 所以，以进化论为指导思想分类学(taxonomy)，其目标已经不但仅是物种识别和归类，其主要目标是经过追溯系统发育，推断进化谱系，这么分类学也称之为生物系统学(syatematics)。 微生物分类专题知识讲座第15页 分子生物学发展，使咱们不但能够依据表型特征，而且能够从分子水平上，经过研究和比较微生物乃至整个生物界基因型特征来探讨生物进化、

7、系统发育和进行分类判定。 微生物分类专题知识讲座第16页进化测量指征 20世纪70年代以前，生物类群间亲缘关系主要是依据形态结构、生理生化、行为习性等表型特征以及少许化石资料来判断它们之间亲缘关系。 微生物分类专题知识讲座第17页 依据形态学特征推断生物之间亲缘关系存在两个突出问题： 一是因为微生物可利用形态特征少，极难把全部生物放在同一水平上进行比较； 二是形态特征在不一样类群众中进化速度差异很大，仅依据形态推断进化关系往往不准确。 微生物分类专题知识讲座第18页 20世纪70年代以后研究为生物系统发育，主要是分析和比较生物大分子结构特征，尤其是蛋白质、RNA和DNA这些反应生物基因组特征分

8、子序列，作为判断各类微生物乃至全部生物进化关系主要特征。 微生物分类专题知识讲座第19页rRNA作为进化指征 大量试验研究表明：在众多生物大分子中，最适合于揭示各类生物亲缘关系是rRNA,尤其是16SrRNA。16SrRNA所以被普遍公认是一把好谱系分析“分子尺”，这是因为：微生物分类专题知识讲座第20页 rRNA参加生物蛋白质合成过程，其功效是任何生物都必不可少，而且在生物进化漫长历程中，其功效保持不变； 在16SrRNA分子中，即含有高度保守序列区域，又有中度保守和高度改变序列区域，因而它适合用于进化距离不一样各类生物亲缘关系研究；微生物分类专题知识讲座第21页 16SrRNA相对分子质量

9、大小适中，便于序列分析； 16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中（真核生物中其同源分子是18SrRNA）。 微生物分类专题知识讲座第22页rRNA次序和进化 rRNA序列测定和分析方法分两类：寡核苷酸编目法和全序列分析法。 1. 寡核苷酸编目分析法 20世纪80年代以前研究,主要是采取寡核苷酸编目分析法。但只取得了16SrRNA分子大约30%序列资料，加上采取是一个简单相同性计算方法，所以其结果有可能出现误差，应用上受到一定限制。 微生物分类专题知识讲座第23页2. 全序列分析法 最常见是直接序列分析法。 用反转录酶和双脱氧序列分析，能够对未经纯化rRNA抽提物进行直接序列测定。 微生物

10、分类专题知识讲座第24页The 16S rRNA or 18S rRNA Technique微生物分类专题知识讲座第25页The 16S rRNA or 18S rRNA TechniqueIn Prokaryotes:5S rRNA is too small, contains limited information23S rRNA is too large, too difficult to manage16S rRNA has the right size for studiesIn Eukaryotes:18S rRNA is used for phylogenetic measure

11、ments微生物分类专题知识讲座第26页微生物分类专题知识讲座第27页The 16S rRNA or 18S rRNA TechniqueRibosomal Database Project (RDP):/RDPCompare your sequences with the database to find out the organisms you identify微生物分类专题知识讲座第28页三界生物主要特征1.生命三种形式 将生物分成三界（Kingdom）（以后改称三个域）：古细菌、真细菌（Eubacteria）和真核生物（Eukaryotes）。1990年，他为了防止把古细菌也看作是细

12、菌一类，又把三界（域）改称为Bacteria（细菌）、Archaea(古生菌)和Eukarya（真核生物），并构建了三界（域）生物系统树。 微生物分类专题知识讲座第29页Phylogenetic Trees from DNA Sequences微生物分类专题知识讲座第30页 2.三（界）域生物主要特征 三界理论即使是依据16Sr RNA序列比较提出，但其它特征比较研究结果也在一定程度上支持了三界生物划分。微生物分类专题知识讲座第31页微生物分类判定特征和技术 鉴于微生物体形微小、结构较简单等特点，微生物分类和判定除了像高等生物那样，采取传统形态学、生理学和生态学特征之外，还必须寻找新特征作为分

13、类判定依据。 微生物分类专题知识讲座第32页微生物分类学家从不一样层次（细胞、分子）、用不一样学科（化学、物理学、遗传学、免疫学、分子生物学等）技术方法来研究和比较不一样微生物细胞、细胞组分或代谢产物，从中发觉反应微生物类群特征资料作为微生物分类判定依据。 微生物分类专题知识讲座第33页一、形态学和生理生化特征 1形态学特征 形态学特征一直被用作微生物分类和判定主要依据之一，其中有两个主要原因： 一是它易于观察和比较，尤其是在真核微生物和含有特殊形态结构细菌中； 二是许多形态学特征依赖于多基因表示，含有相正确稳定性。常见于原核生物分类判定形态学特征 微生物分类专题知识讲座第34页2生理生化特征

14、 生理生化特征和微生物酶和调整蛋白质本质和活性直接相关，酶及蛋白质都是基因产物。 对微生物生理生化特征和比较也是对微生物基因组间接比较，加上测定生理生化特征比直接分析基因组要轻易得多。 所以生理生化特征对于微生物系统分类依然是有意义。 微生物分类专题知识讲座第35页二、血清学试验与噬菌体分型 1血清学试验 细菌细胞与病毒等都含有蛋白质、脂白蛋、脂多糖等有抗原性物质，因为不一样微生物抗原物质结构不一样，赋予它们不一样抗原特征。 一个细菌抗原除了可与它本身抗体起特异性免疫反应外，若它与其它种类细菌有共同抗原组分，它们抗原抗体之间就会发生交叉反应。 微生物分类专题知识讲座第36页2.噬菌体分型 在原

15、核生物中已普遍发觉有对应种类噬菌体.噬菌体对宿主感染和裂解作用含有高度特异性,即一个噬菌体往往只能感染或裂解某种细菌,甚至只裂解种内一些菌株. 所以,依据噬菌体宿主范围可将细菌分为不一样噬菌型和利用噬菌体裂解这么特异性进行细菌判定. 这对于追溯传染病起源、流行病调查以及病原菌检测判定有主要意义. 微生物分类专题知识讲座第37页三、氨基酸次序和蛋白质分析 蛋白质是基因产物,.蛋白质氨基酸次序直接反应mRNA次序而与编码基因亲密相关. 所以,能够经过对一些同源蛋白质氨基酸次序比较来分析不一样生物系统发育关系,序列相同性越高,其亲缘关系愈近. 所以能够依据蛋白质氨基酸序列资料构建系统发育树和进行分类

16、. 微生物分类专题知识讲座第38页四、核酸碱基组成和分子杂交 比较DNA和碱基组成和进行核酸分子杂交,是当前经过直接比较基因组进行生物分类最常见两种方法. 1.DNA碱基组成(G+C)% 微生物分类专题知识讲座第39页DNA分子含有四种碱基：腺嘌呤、鸟胞嘧啶胸腺.DNA碱基组成和排列次序决定生物遗传性状, 不受年纪和突变原因以外外界条件影响,即使个别基因突变, 碱基组成也不会发生显著改变. 分类学上,用G+C占全部碱基物质量百分数(G+C)%来表示各种生物DNA碱基组成特征.微生物分类专题知识讲座第40页 每一个生物都有一定碱基组成亲缘关系近生物,它们应该含有相同G+C含量,若不一样生物之间G

17、+C含量差异大表明它们关系远.现有数据表明: 高等植物G+C含量范围大约35%50%之间; 原核生物中G+C含量改变幅度宽达22%80%; 脊椎动物G+C含量约35%45%之间; 原核生物中G+C含量改变幅可达22%80%这也足以表明原核生物是一个极其多样性类群. 微生物分类专题知识讲座第41页当前,即使还没有一个统一界定各级分类单元G+C含量标准,但大量资料表明: 同一个种内不一样菌株G+C含量差异应在4%5%以下; 同种不一样属差异在10%15%,通常底于10%. 所以G+C含量已经作为建立新微生物分类单元一项基特征,它对于种、属甚至科判定有主要意义. 微生物分类专题知识讲座第42页比如,

18、80年代以前螺菌属(Spirillum)不一样G+C含量高达38%66%,以后伯杰氏手册(1984)结合其它特征已将其分为三个属:螺藻属、海洋螺菌属(Oceanospirillum)和水螺菌属(Aquaspirillum),它们G+C含量分别为38%、42% 51%和49%66%; 过去依据形学特征曾认为球菌属(Micrococcus)葡萄球菌属(Staphylococcus)是关系很近两个属,因而长久放在一个科里,因为G+C含量差异表明它们亲缘关系相当远,现在依据16SrDNA序列资料已进行新调整. 微生物分类专题知识讲座第43页然而,值得强调是: G+C含量分类学意义主要是作为建立新分类单

19、元一项基础特征和把那些G+C含量差异大种类排除出某一分类单元. 测定DNA碱基组成方法很多,常见是热变性温度法、浮力密度法和高效液相色普法. 微生物分类专题知识讲座第44页2核酸分子杂交 生物遗传信息以（遗传密码）形式线性排列在DNA分子中，不一样DNA碱基排列次序异同直接反应这些生物之间亲缘关系远近，碱基排列次序差异越小，它们之间亲缘关系越近，反之亦然。 微生物分类专题知识讲座第45页 核酸分子杂交在微生物分类判定中应用包含：DNADNA杂交、DNArDNA杂交以及依据核酸杂交特异性原理制备核酸探针。 (1) DNADNA杂交 亲缘关系相对近微生物之间亲缘比较微生物分类专题知识讲座第46页(2) DNARNA杂交 亲缘关系相对远微生物之间亲缘比较 (3)核酸探针 利用特异性探针，用于细菌等快速判定 微生物分类专题知识讲座第47页3电子杂交 伴随微生物基因信息，尤其是全基因组完全测序不停增加，咱们能够经过各种计算机软件对不一样物种遗传信息进行直接比较，从而分析不一样微生物间亲缘关系。微生物分类专题知识讲座第48页-致病菌检验检验程序-被检药品预处理 -增菌培养（提升检出率） -分离、纯化（获纯培养） -判别（定）试验 -染色镜检 -生化反应 -