第十章-微生物的分类和鉴定.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,江南大学,第十章 微生物的分类和鉴定,第一节 通用分类单元,第二节 微生物在生物界的地位,第三节 各大类微生物的分类系统纲要,第四节 微生物分类鉴定的方法,本章基本要求：,掌握通用分类单元及微生物在生物界的地位，了解常用的微生物分类鉴定的方法。,本章的重点是：,通用分类单元、微生物在生物界的地位。,本章的难点是：,微生物分类鉴定的方法。,微生物分类学,：,微生物系统学,：,分类,：是根据一定的原则（表型特征相似性或系统发育相关性）对微生物进行分群归类，根据相似性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群的特征进行描述，以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定。,鉴定：是指借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确定未知的、新发现的或未明确分类地位的微生物所应归属分类群的过程。,命名：是根据命名法规，给每一个分类群一个专有的名称。,华中农业大学,第一节 通用分类单元,一、种以上的系统分类单元,（一）,7,级分类单元,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,（二）种的概念,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：,sp.,nov,.,或,nov,.sp.，,新被鉴定的种发表时应在其学名后标上,sp.,nov,.,的符号，新种发表前应将其模式菌株的培养物存放在一个永久性的保藏机构，并应允许人们从中取得。,（三）种的分类地位举例,二、学名,俗名：具有大众化和简明等优点，但往往涵义不够确切，易于重复，尤其不便于国际间的学术交流。,学名：菌种的科学名称。菌种的学名是按照,国际细菌命名法规,命名的国际学术界公认，并通用的名称。,大肠杆菌,大肠埃希氏菌,绿脓杆菌,铜绿假单胞菌,（一）双名法,一个物种的学名由前面一个属名和后面一个种名加词两部分组成。,学名,=,属名,+,种的加词,+,（首次定名人）,+,现名定名人和现名定名年份,规定与常识：属名应大写首字母、单数、可以组合外而成。种的加词代表一个种的次要特征，首字小写,Escherichia coli,(,Migula,),Castellani,et,Chalmers 1919,三、亚种以下的几个分类名词,（一）亚种,（,subspeciers,）：,种的进一步细分，,一般指其某一明显而稳定的特征与模式中不同的种，常在种名、属名的加词后写上,subsp,.,然后再写具体亚种的加词；,（二）,变种,（,variety）：,容易引起混乱；,（三）,型,form：,使用中用型作为后缀；表示细菌菌株，现已作废；,菌株（,strain）,表示任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒）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。,一种微生物的每一不同来源的纯培养物或纯分离物均可称为某菌种的一个菌株。,第二节微生物在生物界的地位,一、生物的界级分类学说,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。,如：二界系统、三界系统、四界系统、五界系统、六界系统和三原界系统,二、三域学说及其发展,伍斯用寡核苷酸序列编目分析法对,60,多株细菌的,16,SrRNA,序列进行比较后，提出将生物分成为三界（后来改称三个域）：,古细菌,、,真细菌,和,真核生物,。,1990,年，他为了避免把古细菌也看作是细菌的一类，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）生物的系统树。,二、三域学说及其发展,目前三域学说已获国际学术界的基本肯定。,现今一切生物都由一种共同远祖进化而来。,共同远祖是一种小细胞，先分化出细菌和古生菌这两类原核生物，后来在古生菌分支上的细胞，先后吞噬了,朊细菌和蓝细菌，并发生了内共生，进而两者进化成与宿主难分难解的细胞器，宿主最终也发展成了各类真核生物。,第三节 各大类微生物的分类系统纲要,一、,Bergey,氏原核生物分类系统纲要,1、,伯杰氏手册,简介,20,世纪,60,年代以前，国际上不少细菌分类学家都曾对细菌进行过全面的分类，提出过一些在当代有影响的细菌分类系统。但,70,年代以后，对细菌进行全面分类的、影响最大的是,伯杰氏手册,。所以该书目前已成为对细菌进行分类鉴定的主要参考书。,1、,伯杰氏手册,简介,伯杰氏手册,现行版本从,1984,年开始至,1989,年分四卷出版，并改名为,伯杰氏系统细菌学手册,（,Bergey,s Manual of Systematic Bacteriology）（,第一版）（以下简称,系统手册,第一版），,1994,年又将,系统手册,1-4,卷中有关属以上分类单元的分类鉴定资料进行少量的修改补充后汇集成一册仍用原来书名出版，故称之为,系统手册,第二版，从,2000,年起发行。,2、,伯杰氏手册,提要,把原核生物分为古生菌界和细菌界两界，相当于维斯三域学说中的两域。,古生菌共包括,2,门、,5,组、,8,纲、,11,目、,17,科和,63,属，共有,208,个种。,细菌界包括,16,门、,26,组、,27,纲、,62,目、,163,科和,814,属，共有,4727,个种。,扬州大学,第四节 微生物分类鉴定的方法,鉴于微生物形体微小、结构较简单等特点，微生物分类和鉴定除了像高等生物那样，采用传统的形态学、生理学和生态学特征之外，还必须寻找新的特征作为分类鉴定的依据。,实际上在现代微生物分类中，任何能稳定地反映微生物种类特征的资料，都有分类学意义，都可以作为分类鉴定的依据。,通常可把微生物的分类鉴定方法分成,4,个不同水平：,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,一、微生物分类鉴定中的经典方法,菌种鉴定的工作步骤：,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。,不同的微生物有自己不同的重点鉴定指标。,细菌,放线菌、酵母菌,霉菌,病毒,（一）经典的鉴定指标,在对各类细胞型微生物进行鉴定工作中，经典的表型指标很多。,这些指标是微生物鉴定中最常用、最方便和最重要的数据，也是任何现代化的分类鉴定方法的基本依据。,（二）微生物的微型、简便、快速或自动化鉴定技术,常规方法工作量很大，对技术要求高。,微型、简便、快速或自动化微生物鉴定技术的出现，大大地提高了工作效率，有利于普及菌种鉴定技术。,API,细菌数值鉴定系统,“,Enterotube,”,系统,“,Biolog,”,全自动和手动细菌鉴定系统,上海卫生防疫站、杭州天和微生物试剂公司,二、微生物分类鉴定中的现代方法,（一）通过核酸分析鉴定微生物遗传型,核酸是微生物遗传信息载体。,每一种微生物都有自己特有的、稳定的,DNA,的成分和结构，不同种微生物间基因组序列的差异程度代表它们之间亲缘关系的远近、疏密。,1,、,DNA,碱基比例的测定,每一种生物都有一定的碱基组成，亲缘关系近的生物，它们应该具有相似的,GC,含量，若不同生物之间,GC,含量差别大表明它们关系远。,现有数据表明：高等植物的,GC,含量范围大约为,35,50,；脊椎动物,GC,含量约为,35,45,之间；而原核生物中,GC,含量变化幅度宽达,22,80,，这也足以表明原核生物是一个极为多样性的类群。,1,、,DNA,碱基比例的测定,同一个种内的不同菌株,GC,含量差别应在,4,5,以下（测定方法本身的误差可能高达,2,）；同属不同种的差别应低于,10,15,，通常低于,10,。所以,GC,含量已经作为建立新的微生物分类单元的一项基本特征，它对于种、属甚至科的分类鉴定有重要意义。,但绝不能认为：,GC,含量相似的生物，它们亲缘关系就一定相近。,2,、核酸分子杂交法,生物的遗传信息以碱基排列顺序（遗传密码）形式线性地排列在,DNA,分子中，不同生物,DNA,碱基排列顺序的异同直接反映这些生物之间亲缘关系的远近。,碱基排列顺序差异越小，它们之间的亲缘关系就越近，反之亦然。,2,、核酸分子杂交法,分类学上目前主要采用较为间接的比较方法,核酸分子杂交，来比较不同微生物,DNA,碱基排列顺序的相似性进行微生物的分类。,核酸分子杂交在微生物分类鉴定中的应用包括：,DNA-DNA,杂交、,DNA-,rRNA,杂交以及根据核酸杂交特异性原理制备核酸探针。,3、,rRNA,寡核苷酸编目分析,一种通过分析原核或真核细胞中最稳定的,rRNA,寡核苷酸序列同源性程度，以确定不同生物间的亲缘关系和进化谱系的方法。,伍斯通过测定比较多种生物的,rRNA,序列，从而提出“三域学说”。,16,S,rRNA,或18,S,rRNA,作为生物进化和系统分类研究的优点,普遍存在于真核生物和原核生物中；,生理功能及重要又稳定；,在细胞中的含量较高、易于提取；,编码,rRNA,的基因十分稳定；,在16,S,rRNA,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；,16,S,rRNA,相对分子质量大小适中，便于序列分析。,4,、微生物全基因组序列的测定,对微生物的全基因组进行测序，是当前国际生命科学领域中掌握某微生物全部遗传信息的最佳途径。,至,2001年8,月，已有,53,种微生物完成了全序列测定，另有,100,多种正在进行。,目前，已经完成测序的微生物主要集中在对人类健康关系重大的致病菌方面，同时兼顾进化等基础理论研究中的模式微生物和特殊生理类型的微生物。,（二）细胞化学成分用作鉴定指标,1,、细胞壁的化学成分,原核生物细胞壁成分的分析，对于菌种鉴定有一定的作用。如：根据肽聚糖分子中肽尾第三位氨基酸的种类、肽桥的结构以及与邻近肽尾交联的位置，可把细菌和放线菌分为,5,类。,（二）细胞化学成分用作鉴定指标,2,、全细胞水解液的糖型,放线菌全细胞水解液可分为,4,类主要糖型。,3,、磷酸类脂成分的分析,位于细菌、放线菌细胞膜上的磷酸类脂成分，在不同属中有所不同，可作为鉴别属的指标。,4,、枝菌酸的分析,Nocardia,、Mycobacterium、Corynebacterium3,个属称为“诺卡氏菌形放线菌”，在形态、构造和细胞壁成分上难以区分，但三者所含枝菌酸的碳链长度差异明显，分别是,80、50和30,个碳，可用于分属。,（二）细胞化学成分用作鉴定指标,5,、醌类的分析,原核生物有的含甲基萘醌（维生素,K），,有的含泛醌（辅酶,Q），,它们在放线菌鉴定上有一定的价值。,6,、气相色谱技术用于微生物鉴定,气相色谱技术可分析微生物细胞和代谢产物中的脂肪酸和醇类等成分，对厌氧菌等的鉴定十分有用。,（三）数值分类法,又称统计分类法，是一种依据数值分析的原理，借助现代计算机技术对拟分类的微生物对象按大量表型性状的相似程度进行统计、归类的方法。,数值分类的原理在,200,年前就已提出，直到计算机技术的发展才得以实现。,（三）数值分类法,在分类工作开始前，要先准备一批待研究的菌株和有关典型菌种的菌株（称为操作分类单元）。,数值分类中的相关系数,S,sm,（,简单匹配相关系数）和,S,j,（,Jaccard,s,相关系数）是以被研究菌株间共同特征的相关性为基础的，因此要求用,50,个以上、甚至几百个特征进行比较，所用特征越多，所的结果就越精确。,在比较不同的菌株时，都要采用一套共同的可比特征，包括形态、生理、生化、遗传、生态和免疫学等特征。,数值分类法的基本步骤,（1,）计算两菌株间的相关系数,数值分类法的基本步骤,（2,）列出相似度矩阵,对所研究的各个菌株都按配对方式计算出它们的相关系数后。把所得数据填入相似度矩阵中。,为了便于观察，应将该矩阵按相关性系数高低重新排列。,数值分类法的基本步骤,（3,）将矩阵图转换成树状谱,矩阵图转换成树状谱后，可以提供更直观的材料。,数值分类法获得的类群只能称为表元或表观群，而不能当作严格的分类单元。,复习思考题,分类、命名、鉴定的区别。,菌株、亚种。,微生物属名、种名和亚种名的命名法则。,五界系统是指哪五界？,三域学说中的三域指的是什么？,