1、微生物分类鉴定笔记第六部分微生物分类学定义：按微生物的亲缘把它们安排成条理清楚的各种分类单元或分类群的科学。任务：分类、鉴定、命名第十章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定进化(evolution)：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的改变，在大多数情况下，导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。系统发育(phylogeny)：各类生物进化的历史。分类(classification)：根据生物特性的特征的相似程度将其分群归类。生物分类的二种基本原则：a）根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类，这种表型分类重在应用，不涉及生物进化或不以反映生物亲缘关系为目
2、标；b）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。第一节 微生物的进化和系统发育一、进化指征的选择1. 生物大分子作为进化标尺依据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。2. 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（
3、突变）频率应与进化的测量尺度相适应。二、RNA 作为进化的指征16SrRNA 被普遍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。三、rRNA 和系统发育树1. rRN
4、A 的顺序和进化2. 特征序列或序列印记（signature sequence）通过对 rRNA 全序列资料的分析比较（特别是采用计算机）发现的在不同种群水平上的特异特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序列位点上出现的单碱基印记。3. 系统发育树(phylogenetic tree)通过比较生物大分子序列差异的数值构建的系统树称为分子系统树，其特点是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。建立 16 S r RNA 系统发育树的意义a）使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群；b）提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法；c）对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和
5、理论依据；d）突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制，建立了全新的分类理论；e）为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法，特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进行研究。第二节 微生物的分类与鉴定一、微生物的分类单位微生物分类的目的：把各种微生物按照它们的亲缘关系分群归类，排成系统，以便于人们对微生物进行鉴定和交流。微生物的主要分类单位：界、门、纲、目、科、属、种、变种、亚种（小种） 、型、菌株（品系）种是最基本的分类单位(一).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。新种：sp.no
6、v.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。菌株（strain）：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。小种（race）：涵义较乱，在不同分支学科中由不同涵义；相（phase）：自然界存在的微生物交互变异的一定阶段；态（state）：通常指微生物的菌落变异状态。(二).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
7、科族亚族属 Genus 种 Species(三). 种以下的分类单元：亚种（subspeciers）：种的进一步细分，一般指其某一民而稳定的特征与模式中不同的种常在种名、署名的加词后写上 subsp.然后再写具体亚种的加词；变种（ variety）：从自然界分离到的微生物纯种，如果与典型种之间存在某些特征的差别，而这些特征又是稳定遗传的，则可将这一纯种称为典型种的变种。如枯草芽孢杆菌的黑色变种。容易引起混乱；型 form：使用中用型作为后缀；表示细菌菌株，现已作废；类群（group）：没有分类地位非正式地指定一组具有某些共同性状的生物；小种（亚种）：实验室中获得的微生物变异型称为小种或亚种。型
8、：自然界存在的差异较小的同种微生物的不同类型，称为型。如结核分支杆菌依其寄主的不同可分为人型、牛型和禽型。菌株（品系）：来源不同的同种微生物的纯培养，均可称为菌株。菌株与型的区别：菌株之间不存在鉴别性特征的差异，命名不同的菌株无需分类学依据，不同型的细菌之间存在鉴别性特征的差异，命名或鉴定不同的型必需有分类学依据。群：有些微生物的特征介于两种微生物之间，我们把这两种微生物及其中间类型统称为一个群.二、微生物的命名命名的方法：国际法规命名，即林奈所创立的双名法.双名法的规则：微生物的学名依属和种而命名，由两个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，属名在前，为名词，开头字母大写，是该微生物的主要
9、特征。双名法，由二个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，一般用斜体表示属名在前，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。命名原则：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，首字小写三.微生物分类的依据1.形 态 特 征：个体形态（形状、大小、染色反应等） 、群体形态（菌落特征、液体培养特点2、生理生化特征与微生物的酶和调节蛋白质的本质和活性直接相关；代谢产物等3、核酸的碱基组成和分子杂交与形态及生理生化特性的比较不同，对 DNA 的碱基组成的比较和进行
10、核酸分子杂交是直接比较不同微生物之间基因组的差异，因此结果更加可信。(1). DNA 的碱基组成(G+Cmol%)DNA 碱基因组成是各种生物一个稳定的特征，即使个别基因突变，碱基组成也不会发生明显变化。分类学上，用 G+C 占全部碱基的克分子百分数(G+Cmol%)来表示各类生物的 DNA 碱基因组成特征。1）每个生物种都有特定的 G+C%范围，因此后者可以作为分类鉴定的指标。细菌的 G+C%范围为 25-75%，变化范围最大，因此更适合于细菌的分类鉴定。2）GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌作出鉴定，并可检验表型特征分类的合理性，从分子水平上判断物种的亲缘关系。3）使用原则：G+C
11、含量的比较主要用于分类鉴定中的否定，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 G+C 含量，若不同生物之间 G+C 含量差别大表明它们关系远。但具有相似 G+C含量的生物并不一定表明它们之间具有近的亲缘关系。同一个种内的不同菌株 G+C 含量差别应在 45%以下；同属不同种的差别应低于 1015%；G+C 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。若二个在形态及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其 G+C 含量的差别大于 5%，则肯定不是同一个种，大于 15%则肯定不是同一个属。(2). 核酸的分子杂交不同生物 DNA
12、 碱基排列顺序的异同直接反映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。a）DNA-DNA 杂交；b）DNA-rRNA 杂交；c）核酸探针；(3)电子杂交(4)、其它血清学试验、噬菌体分型、生态特性、氨基酸顺序和蛋白质分析、对细胞壁等细胞成分的分析比较、通过原核生物的转化、转导、接合来判断原核生物的亲缘关系等等。四.分类的方法经典分类法：采用双歧法整理实验结果数值分类法：测定 100 项以上的各种性状，利用计算机进行菌株的相互比较，并得出总的相似值。一般认为同种微生物菌株之间的相似值80%。遗传分类法：DNA 杂交（液相复性速率法原理与方法） 、G+C 含
13、量的测定（热变性法、浮力密度法等）五 微生物的分类系统伯杰氏鉴定细菌学手册伯杰氏手册是目前进行细菌分类、鉴定的最重要依据，其特点是描述非常详细，包括对细菌各个属种的特征及进行鉴定所需做的实验的具体方法。六 微生物的鉴定主要步骤：纯化、测定一系列必要的指标、查找权威性鉴定手册鉴定技术的不同水平：细胞的形态和习性：形态特征、运动、酶反应、营养要求及生长条件等细胞组分水平：细胞壁成分、氨基酸库、脂类、醌类、光合色素等的分析蛋白质水平：氨基酸序列分析、凝胶电泳和血清学反应等基因或 DNA 水平：核酸分子杂交、 （G+C）mol%、转化和转导、16SrRNA 寡核苷酸族分分析、DNA 或 RNA 核苷酸序列分析等.
