微生物的分类与鉴定修改

微生物的分类与鉴定修改第1页/共40页第八章微生物的分类与鉴定第一节微生物在生物界的地位第二节微生物的分类与命名第三节微生物分类鉴定的方法第2页/共40页第八章微生物的类与鉴定

一、生物分类学的发展概况

二、三域学说及其发展

第一节微生物在生物界的地位第3页/共40页图8-1生物界级的学说发展（阴影部分表示微生物）第一节微生物在生物界的地位一、生物分类学的发展概况

植物界动物界原生生物界真菌界原核生物界真细菌界古细菌界细菌域古生菌域真核生物域病毒界？第4页/共40页20世纪70年代以前，生物类群间的亲缘关系判断的主要根据：形态结构——形体微小、结构简单生理生化——缺少有性繁殖过程行为习性，等等少量的化石资料——化石资料凤毛麟角表型特征：第一节微生物在生物界的地位二、三域学说及其发展

第5页/共40页b）形态特征在不同类群中进化速度差异很大，仅根据形态推断进化关系往往不准确；根据形态学特征推断微生物之间的亲缘关系的缺点：a）由于微生物可利用的形态特征少，很难把所有生物放在同一水平上进行比较；虽然根据少量表型特征来推测各类微生物的亲缘关系而提出的许多分类系统，都随着时间的推移而不断地被否定了。第一节微生物在生物界的地位第6页/共40页20世纪70年代以后，分析和比较生物大分子的结构特征，特别是蛋白质、RNA和DNA这些反映生物基因组特征的分子序列，作为判断各类微生物乃至所有生物进化关系的主要指征。分子计时器(molecularchronometers)进化钟(evolutionaryclock)二、三域学说及其发展

第一节微生物在生物界的地位第7页/共40页蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变量(氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率)与分子进化的时间成正比。生物大分子为什么可以作为进化标尺依据？a)在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时，------------进化距离远，进化过程中很早就分支了。b)如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同，------------处在同一进化水平上。第一节微生物在生物界的地位第8页/共40页作为进化标尺的生物大分子的选择原则1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存在的。2）在所有物种中该分子的功能是相同的。3）为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求所选择的分子序列必须能严格线性排列，以便进行进一步的分析比较。4）分子上序列的改变（突变）频率应与进化的测量尺度相适应。大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速度低。第一节微生物在生物界的地位第9页/共40页RNA作为进化的指征的优点：16SrRNA被公认为是一把好的谱系分析的“分子尺”1）rRNA具有重要且恒定的生理功能；2）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究；3）16SrRNA分子量大小适中，便于序列分析；4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；5）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)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。第一节微生物在生物界的地位第10页/共40页rRNA和系统发育树培养微生物提取并纯化rRNArRNA序列测定分析比较微生物之间的系统发育关系第一节微生物在生物界的地位对rRNA序列测定和分析方法常用的有两种（P280）：寡核苷酸编目分析法直接序列分析法第11页/共40页第12页/共40页二、三域学说及其发展

20世纪70年代末，美国伊利诺斯大学的伍斯等用寡核苷酸序列编目分析法对大量微生物和其他生物的16SrRNA和18SrRNA序列进行同源性比较后，惊奇发现嗜极菌——产甲烷细菌、嗜盐菌、嗜热菌、嗜压菌和嗜酸嗜热菌等具有既不同于其他细菌，也不同于真核生物的序列特征，这些嗜极菌都是能在地球早期严酷自然环境的极端条件下生存的微生物。提出三域即：细菌域(Bacteria)

古生菌域(Archaea)

真核生物域(Eukarya)第一节微生物在生物界的地位第13页/共40页第14页/共40页图8-2三域学说及其生物进化谱系树比较生物大分子序列差异的数值构建了系统树(分子系统树)。特点:用一种树状分枝的图型来概括各种(类)生物之间的亲缘关系。细菌域古生菌域真核生物域第一节微生物在生物界的地位第15页/共40页利用16SrRNA建立分子进化树的美国科学家伍斯(C.RWoese)第16页/共40页二、三域学说及其发展

发展中新的挑战：

①认为16SrRNA和18SrRNA分子的进化难以代表整个基因组的分子进化；②许多真核生物的基因组和它们所表达的功能蛋白与细菌更为接近，而不是古生菌。

三域学说观点：现在的一切生物均由一个共同的原始祖先，一种小细胞慢慢进化而来。首先分化出细菌和古生菌两个分枝，而后在古生菌的基础上吞噬了一些其他生物如蓝细菌、α朊细菌(相当于G―细菌)等，经过长期的内共生后，两者逐渐进化形成一种新的生物——真核生物。第一节微生物在生物界的地位第17页/共40页

第二节微生物的分类与命名

一、微生物的分类与命名法则

二、微生物的分类系统第八章微生物的类与鉴定第18页/共40页揭示微生物的多样性及其亲缘关系，建立自然分类系统。目的：：根据微生物的相似性和亲缘关系，将微生物归入不同的类群(分类单元)；：根据国际生物命名法规给微生物分类单元以科学的名称；：确定一个新的分类微生物属于已经命名的分类单元的过程。分类命名:鉴定第二节微生物的分类与命名微生物分类学：研究微生物分类理论和方法的学科。

包括：分类、命名和鉴定三个独立和相关的分类学领域。第19页/共40页生物分类的原则：①根据表型特征(形态学、生理生化学、生态学等)的相似程度分群归类。②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的进化关系，建立反映生物系统发育的分类系统。现代微生物分类学:已从传统的微生物分类方法(根据表型特征来推断微生物的系统发育)发展到按其亲缘关系和进化规律进行分类。第二节微生物的分类与命名第20页/共40页界门纲目科属种一、微生物的分类与命名法则1、分类单元及其等级

种是最基本分类单元第二节微生物的分类与命名第21页/共40页根据C.RWoese的理论，现在还在界之上使用域

把全部生物先分为古生菌域细菌域真核生物域域下面再分界第22页/共40页一、微生物的分类与命名法则1、分类单元及其等级(1)属(Genus)

通常将具有某些共同特征或密切相关的种归为一个属。一般而言，微生物属间的差异比较明显。(2)种(Species)

种(物种)是生物分类中最基本的分类单元和分类等级。在种以下分亚种、变种、型、菌株。种是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内的其它物种又有明显差异的一大群菌株的总称。伯杰氏(Bengey)给种下的定义是：凡是与典型培养菌非常相同的其他培养菌统一起来区分成为一个“种”。第二节微生物的分类与命名第23页/共40页一、微生物的分类与命名法则1、分类单元及其等级(3)亚种(subspecies)或变种（variety）正式分类单元中地位最低的分类等级，指其某一明显而稳定的特征与模式种不同的菌株。

(4)培养物培养物是指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。如微生物的斜面培养物、摇瓶培养物等。微生物的纯培养物。(5)菌株(strain)（品系）(病毒称毒株或株)把同种微生物的不同来源的纯培养物或纯分离物均可称为某菌种的一个品系或菌株。它表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为一个菌株或品系。实验诱变菌株。第二节微生物的分类与命名第24页/共40页BacillussubtilisASI.398BacillussubtilisBF7658生产蛋白酶生产α淀粉酶第25页/共40页一、微生物的分类与命名法则1、分类单元及其等级（7）群指一组具有某些共同性状的生物。一个种变成另外一个种时产生一系列过渡类型——“群”。如大肠杆菌和产气肠杆菌两个种有明显区别，但自然界中还存在许多介于此两种细菌之间的中间类型，因此就将这两种菌和介于它们之间的中间类型统称为大肠菌群。第二节微生物的分类与命名第26页/共40页一、微生物的分类与命名法则2、分类单元的命名微生物的种名采用林奈(1753年)所创立的双名法命名。

双名法：就是用属名和种名两个部分作为一种生物的学名。

命名规则：属名在前，一般用拉丁字名词表示，字首字母大写种名在后，常用拉丁文形容词表示，全部小写若所分离的菌株只鉴定到属，而未鉴定到种，学名=属名+种名加词+(首次定名人)+现名定名人+现名定名年份

斜体字可省略正体字第二节微生物的分类与命名例如：Staphylococcusaureus

或泛指某一属的微生物，而不特指某一具体的种时，可用sp.或spp.来表示，例如：Bacillussp.或Bacillusspp.第27页/共40页二、微生物的分类系统1、细菌的分类系统（1）《伯杰氏手册》

《伯杰氏鉴定细菌学手册》目前细菌分类鉴定的主要参考书。（2）《伯杰氏系统细菌学手册》第二版的分类

将原核生物分为古生菌界和细菌界。第一卷：1～14组，包括古生菌、蓝细菌、光合细菌和最早分支的属。第二卷：15～19组，包括变形杆菌(属G―真细菌类)。第三卷：20～22组，包括低(G+C)含量的G+细菌。第四卷：23组，包括高(G+C)含量的G+

细菌(放线菌类)。第五卷：24～30组，包括浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌、梭杆菌(属G―细菌类)。第二节微生物的分类与命名第28页/共40页二、微生物的分类系统2、真菌的分类系统采用Ainsworth的分类系统(1983年第七版)。它将真菌界分成粘菌门和真菌门，真菌门又分成5个亚门：鞭毛菌亚门接合菌亚门子囊菌亚门半知菌亚门担子菌亚门菌物界是广义的真菌。包括粘菌门、假菌门和真菌门(即狭义的真菌)。第二节微生物的分类与命名第29页/共40页二、微生物的分类系统2、真菌的分类系统真核生物域(DomainEukaryota)原生动物界(KingdomProtozoa)集胞粘菌门(Acrasiomycota)网柱粘菌门(Dictyosteliomycota)粘菌门(Myxomycota)肿根菌门(Plamodiophoromycota)假菌界(KingdomChromista)丝壶菌门(Hyphochitriomycota)网粘菌门(Labyrinthulomycota)卵菌门(Oomycota)真菌界(KingdomFungi)子囊菌门(Ascomycota)担子菌门(Basidiomycota)壶菌门(Chytridiomycota)接合菌门(Zygomycota)有丝孢真菌类(MitosporicFungi)第二节微生物的分类与命名第30页/共40页二、微生物的分类系统2、真菌的分类系统（1）霉菌的分类系统

霉菌：是在固体营养基质上，形成绒毛状、蜘蛛网状或棉絮状菌丝体的真菌。霉菌在真菌分类中分属于真菌门的4个亚门：即鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门和半知菌亚门（2)酵母菌的分类系统

酵母菌：是以出芽繁殖为主要特征的单细胞真菌的统称。酵母菌在真菌分类中分属于真菌门的3个亚门：即子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚门但由于研究酵母的分类方法较研究一般丝状真菌特殊，荷兰科学家罗德(Lodder)的分类系统比较全面和实用。第二节微生物的分类与命名第31页/共40页第八章微生物的分类与鉴定第三节微生物分类鉴定的方法一、经典分类鉴定方法

二、现代分类鉴定方法

第32页/共40页微生物的鉴定方法细胞的形态和习性水平细胞组分水平蛋白质水平核酸水平经典现代第三节微生物分类鉴定的方法第33页/共40页一、经典分类鉴定方法鉴定步骤：获得该微生物的纯培养物测定一系列必要的鉴定指标查找权威性的菌种鉴定手册

经典分类鉴定中，分类鉴定的依据(鉴定指标)：

1、形态学特征

2、生理生化特征

3、生态学特征

4、血清学反应

5、噬菌体分型(宿主对噬菌体的敏感性分型)第三节微生物分类鉴定的方法第34页/共40页一、经典分类鉴定方法个体形态特征：细菌细胞的大小、形状、排列方式、分枝、有无鞭毛、芽孢和荚膜及其形状和着生位置、染色反应等方面。群体形态特征：

在固体培养基上的菌落形态和在液体培养基中的生长情况等。第三节微生物分类鉴定的方法1、形态学特征第35页/共40页一、经典分类鉴定方法2、生理生化特征

（1）营养特征碳源、氮源和能源的利用能力不同。（2）代