微生物的分类和鉴定 讲稿.ppt

微生物的分类和鉴定 第一页，讲稿共四十七页哦生物物种约为生物物种约为150150余万种余万种 其中微生物为其中微生物为1515万万2020万种万种 任务有任务有3 3个：分类、鉴定和命名个：分类、鉴定和命名第二页，讲稿共四十七页哦分类：分类：解决从个别到一般或解决从个别到一般或从具体到抽象的问题，通过从具体到抽象的问题，通过收集大量描述有关个体的文收集大量描述有关个体的文献资料，经过科学的归纳和献资料，经过科学的归纳和理性的思考，整理成一个科理性的思考，整理成一个科学的分类系统。学的分类系统。第三页，讲稿共四十七页哦鉴定：鉴定：从一般到特殊或从抽象从一般到特殊或从抽象到具体的过程，通过详细观察到具体的过程，通过详细观察和描述个未知名称纯种微生物和描述个未知名称纯种微生物的各种性状特征，然后查找现的各种性状特征，然后查找现成的分类系统，以达到对其知成的分类系统，以达到对其知类、辨名的目的。类、辨名的目的。第四页，讲稿共四十七页哦命名：命名：为一个新发现的微生为一个新发现的微生物确定一个新学名。物确定一个新学名。第五页，讲稿共四十七页哦第一节第一节 微生物分类微生物分类（一）通用分类单元（一）通用分类单元界界 Kingdom(Kingdom(拉：拉：Regnum)Regnum)门门 Phylum(Phylum(拉：拉：Phylum)Phylum)纲纲 Class (Class (拉：拉：Classis)Classis)目目 Order(Order(拉：拉：Ordo)Ordo)科科 Family(Family(拉：拉：Familia)Familia)属属 Genus Genus（拉：（拉：GenusGenus）种种 Species Species（拉：（拉：SpeciesSpecies）第六页，讲稿共四十七页哦（二）种的概念（二）种的概念 种是一个基本分类单元，是一大种是一个基本分类单元，是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内的其他物种有着其接近、与同属内的其他物种有着明显差异的一大群菌株的总称。明显差异的一大群菌株的总称。第七页，讲稿共四十七页哦 典型菌株、模式种：典型菌株、模式种：在微生物中，在微生物中，一种只能用该种内的一个典型菌株一种只能用该种内的一个典型菌株（type straintype strain）当作它的具体代表，故）当作它的具体代表，故此菌株就成了该种的模式种（此菌株就成了该种的模式种（type type speciesspecies）。第八页，讲稿共四十七页哦新种：新种：是指权威性的分类、鉴定是指权威性的分类、鉴定手册中从未记载过的一种新分离并手册中从未记载过的一种新分离并 鉴定过的微生物。鉴定过的微生物。学名学名+“sp.novsp.nov”例如例如 Corynebacterium pekinenseCorynebacterium pekinense sp.nov AS 1.299 (sp.nov AS 1.299 (北京棒杆菌北京棒杆菌AS1.299,AS1.299,新种新种)C.crenatumC.crenatum sp.nov sp.nov AS AS 1.524 1.524 钝钝齿齿棒棒杆菌杆菌AS1.524 AS1.524 新种新种第九页，讲稿共四十七页哦（三）、学名（三）、学名俗名俗名 （common name,vemacular namecommon name,vemacular name），），具有大众化和简明等优点。具有大众化和简明等优点。学学名名(scientific(scientific name),name),它它是是某某一一菌菌种种按按“国国际际命命名名法法规规”进进行行命命名名并并受受国国际际学学术术界界公公认认的的通通用正式名称。用正式名称。物种的学名是拉丁词或拉丁化的词组成的。物种的学名是拉丁词或拉丁化的词组成的。第十页，讲稿共四十七页哦1 1、双名法、双名法 指一个物种的学名由前面一个属名和指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。后面一个种名加词两部分组成。学名学名=属名属名+种名加词种名加词+（首次定名（首次定名人）人）+现名定名人现名定名人+现名定名年份现名定名年份 例：大肠埃希氏菌（大肠杆菌）例：大肠埃希氏菌（大肠杆菌）Escherichia coliEscherichia coli(Migula)Castellani et (Migula)Castellani et Chalmers 1919 Chalmers 1919 第十一页，讲稿共四十七页哦学名学名=属名属名+种名加词种名加词+（首次定名人）（首次定名人）+现名定名人现名定名人+年份年份 排斜体字排斜体字 排正体字（一般省略）排正体字（一般省略）Escherichia coli(Migula)Castellani et Chalmers 1919 第十二页，讲稿共四十七页哦2 2、三名法、三名法 当某种微生物是一个当某种微生物是一个亚种或变种亚种或变种时，学名就时，学名就按三名法拼写。按三名法拼写。学名学名=属名属名+种名加词种名加词+符号符号subspsubsp或或var+var+亚种亚种或变种的加词。或变种的加词。例例1.1.苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种 Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis (subsp)galleria (subsp)galleria 例例2.2.酿酒酵母椭圆变种（椭圆酿酒酵母）酿酒酵母椭圆变种（椭圆酿酒酵母）Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae(var)ellipsoideus (var)ellipsoideus 第十三页，讲稿共四十七页哦 学名学名=属名属名+种名加词种名加词 +subsp或或va +亚种加词亚种加词 斜体斜体 正体（可省）正体（可省）斜体斜体 苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种（Bacillus thuringiensis(subsp)galleria 第十四页，讲稿共四十七页哦(四四)有关学名的其他知识有关学名的其他知识 1.1.属名属名 是一个表示该微生物是一个表示该微生物主要特征主要特征的名词或用作名词的名词或用作名词的形容词，单数，第一个字母应大写。的形容词，单数，第一个字母应大写。可缩写：如可缩写：如Trichoderma viride Trichoderma viride；Trichoderma Trichoderma harzianaum harzianaum 可缩成：可缩成：Tri.VirideTri.Viride；Tri.harzianaumTri.harzianaum 芽孢杆菌属：芽孢杆菌属：BacillusBacillus可缩写成可缩写成B B.或或 BacBac.。第十五页，讲稿共四十七页哦2 2、种名加词、种名加词 种名加词又称种加词，它代表种名加词又称种加词，它代表一个物种的一个物种的次要特征次要特征。种名加词。种名加词也由拉丁词、希腊词或拉丁化的也由拉丁词、希腊词或拉丁化的外来词所组成，外来词所组成，字首一律小写，字首一律小写，可由形容词或名词组成。可由形容词或名词组成。第十六页，讲稿共四十七页哦（五）、亚种以下的几个（五）、亚种以下的几个分类名词分类名词 1 1、亚种、亚种 亚种进一步细分种时所用的单亚种进一步细分种时所用的单元，一般指除某一明显而稳定的元，一般指除某一明显而稳定的特征外，其余鉴定特征与模式种特征外，其余鉴定特征与模式种相同的种。相同的种。第十七页，讲稿共四十七页哦2 2、菌株、菌株 又称品系（在非细胞型的病毒中则称毒又称品系（在非细胞型的病毒中则称毒株或株），表示任何由一株或株），表示任何由一 个独立分离的个独立分离的单细胞（或单个病毒粒）繁殖而成的纯单细胞（或单个病毒粒）繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。遗传型群体及其一切后代。模式菌株：是一个种的具体活标本，必模式菌株：是一个种的具体活标本，必须是该菌种的活培养物，是由一个被指定须是该菌种的活培养物，是由一个被指定为命名的模式菌株传代而来。为命名的模式菌株传代而来。第十八页，讲稿共四十七页哦n菌株为一个物种内遗传多态性菌株为一个物种内遗传多态性的客观反应，其数目是无数的。的客观反应，其数目是无数的。n菌株强调的是遗传型纯的谱系。菌株强调的是遗传型纯的谱系。n菌株与克隆的概念相同。菌株与克隆的概念相同。菌株的特性：菌株的特性：第十九页，讲稿共四十七页哦n 同一种的不同菌株间，不作鉴定同一种的不同菌株间，不作鉴定用的一些性状可能存在很大差异。用的一些性状可能存在很大差异。n菌株的名称可随意确定，一般可菌株的名称可随意确定，一般可用字母加编号表示如用字母加编号表示如Escherichia Escherichia colicoli K12 K12 第二十页，讲稿共四十七页哦 怎样区分怎样区分菌株菌株、菌落菌落、菌苔菌苔、斜面斜面、菌种（培养物）菌种（培养物）、克隆克隆、分离物或纯培养物分离物或纯培养物？第二十一页，讲稿共四十七页哦第二节第二节 微生物在生物界的地位微生物在生物界的地位生物的界级分类学说生物的界级分类学说 动物界动物界 植物界植物界 林奈林奈动物界动物界 植物界植物界 原生生物界原生生物界 HaeckelHaeckel植物界植物界 动物界动物界 原始生物界原始生物界 菌界菌界 CopelandCopeland植物界植物界 动物界动物界 原核生物界原核生物界 原生生物界原生生物界 真菌界真菌界 WhittakerWhittaker五界上五界上 加上加上病毒界病毒界 细菌域细菌域 古生菌域古生菌域 真核生物域真核生物域 WoeseWoese第二十二页，讲稿共四十七页哦三域学说及其发展三域学说及其发展 三域学说三域学说：2020世纪世纪7070年代末美国年代末美国C.R.WoeseC.R.Woese等人对大量微生物和其他生物等人对大量微生物和其他生物进行进行16S16S和和18SrRNA18SrRNA的寡核苷酸测序，并的寡核苷酸测序，并比较其同源性水平后，提出了一个与以往比较其同源性水平后，提出了一个与以往各种界级分类不同的新系统，称为三域学各种界级分类不同的新系统，称为三域学说。说。三个域三个域 是指是指细菌域、古生菌域和真核生细菌域、古生菌域和真核生物域。物域。第二十三页，讲稿共四十七页哦第二十四页，讲稿共四十七页哦 认为现今的一切生物都由一种认为现今的一切生物都由一种共同的远祖进化而来，它原是一种共同的远祖进化而来，它原是一种小细胞，先分化出细菌和古细菌，小细胞，先分化出细菌和古细菌，后在古细菌分支上的细胞先后吞噬后在古细菌分支上的细胞先后吞噬了朊细菌和蓝细菌后，发生了内共了朊细菌和蓝细菌后，发生了内共生，分别进化成线粒体和叶绿体，生，分别进化成线粒体和叶绿体，其宿主最终发展成各类真核生物。其宿主最终发展成各类真核生物。三域生物特征比较见表三域生物特征比较见表10-310-3。第二十五页，讲稿共四十七页哦rRNArRNA是细胞中的是细胞中的“活化石活化石”，因其生，因其生理功能重要又恒定、含量高易提取、核理功能重要又恒定、含量高易提取、核苷酸序列保守、分子质量适中、信息量苷酸序列保守、分子质量适中、信息量大易于分析。大易于分析。原核生物：原核生物：23s23s、16s16s、5s 5s 真核生物：真核生物：28s28s、18s18s、5.8s 5.8s 16s16s或或18s18s用作系统分类：用作系统分类：（提出三域学说）（提出三域学说）第二十六页，讲稿共四十七页哦16S、18S RNA第二十七页，讲稿共四十七页哦为何说为何说16S rRNA16S rRNA或或18SrRNA18SrRNA是是“分子分子进化尺进化尺”？（1 1）普遍存在于一切细胞内）普遍存在于一切细胞内 （2 2）生理功能既重要又恒定）生理功能既重要又恒定 （3 3）在细胞中的含量较高、易提取）在细胞中的含量较高、易提取 （4 4）编码）编码rRNArRNA的基因十分稳定。的基因十分稳定。（5 5）序列非常保守）序列非常保守 （6 6）相对分子质量适中）相对分子质量适中第二十八页，讲稿共四十七页哦第三节第三节 各大类微生物的分类系统纲要各大类微生物的分类系统纲要一、一、BergeyBergey氏原核分类系统氏原核分类系统 二、二、AinsworthAinsworth的菌物分类系统的菌物分类系统 第二十九页，讲稿共四十七页哦一、一、Bergey Bergey 氏原核生物分类系统纲要氏原核生物分类系统纲要 美国的伯杰氏鉴定细菌学手册编写者集国际学术界的权美国的伯杰氏鉴定细菌学手册编写者集国际学术界的权威学者，为各国微生物分类学界公认的一本经典佳作。威学者，为各国微生物分类学界公认的一本经典佳作。第一版第一版19231923年出版，后一直再版至今，先后修订出版了年出版，后一直再版至今，先后修订出版了11 11个个版本，版本，19741974年出版了第八版，年出版了第八版，19941994年已出至第九版，由于年已出至第九版，由于G+Cmol%G+Cmol%测定、核酸杂交和测定、核酸杂交和16SrRNA16SrRNA寡核苷酸序列测定等新技寡核苷酸序列测定等新技术和新指标的引入，使原核生物分类从以往以表型、实用性鉴术和新指标的引入，使原核生物分类从以往以表型、实用性鉴定指标为主的旧体系向鉴定遗传型的系统进化分类新体系逐渐定指标为主的旧体系向鉴定遗传型的系统进化分类新体系逐渐转变，现书名已改为伯杰氏系统细菌学手册，（转变，现书名已改为伯杰氏系统细菌学手册，（BergeyBergey Mamual of Systematic BacteriologyMamual of Systematic Bacteriology），简称系统手册），简称系统手册 第三十页，讲稿共四十七页哦二、二、AinsworthAinsworth的菌物分类系统的菌物分类系统19901990年我国学术界提出：年我国学术界提出：“菌物菌物”代替代替“真菌真菌”19831983年第七版年第七版 菌物界分为粘菌门和真菌门菌物界分为粘菌门和真菌门 19951995年第八版年第八版 真核生物域：原生生物界真核生物域：原生生物界 假菌界假菌界 真菌界（菌物界）真菌界（菌物界）第三十一页，讲稿共四十七页哦 20 20世纪初德国世纪初德国LehmannLehmann和和NeumannNeumann的细的细菌分类图说。菌分类图说。前苏联克拉西尔尼可夫的细菌与放线前苏联克拉西尔尼可夫的细菌与放线菌的鉴定。菌的鉴定。法国法国A.R.PrevotA.R.Prevot的细菌分类学的细菌分类学第三十二页，讲稿共四十七页哦第四节第四节 微生物分类鉴定的方法微生物分类鉴定的方法 四个水平：四个水平：细胞水平：细胞水平：形态、运动、营养、生长等。形态、运动、营养、生长等。细胞组分水平：细胞组分水平：细胞壁、抗原性等。细胞壁、抗原性等。蛋白质水平蛋白质水平:氨基酸分析、免疫标记等。氨基酸分析、免疫标记等。核酸水平：核酸水平：G+C%G+C%、分子杂交、分子杂交、rRNArRNA。第三十三页，讲稿共四十七页哦一、经典的鉴定指标一、经典的鉴定指标形态、生理、生化反应、生态特形态、生理、生化反应、生态特征、生活史（有性生殖）、血清征、生活史（有性生殖）、血清学反应、噬菌体敏感性等。学反应、噬菌体敏感性等。第三十四页，讲稿共四十七页哦微生物的微型、简便、快速或自动化鉴微生物的微型、简便、快速或自动化鉴定技术定技术 API API细菌数值鉴定系统、细菌数值鉴定系统、“EnterotubeEnterotube”(肠管）系统、肠管）系统、“BiologBiolog”全自动和手动细菌鉴定系全自动和手动细菌鉴定系统。统。第三十五页，讲稿共四十七页哦二、微生物分类鉴定中的现代方法二、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：（一）通过核酸分析鉴定微生物遗传型：1 1、DNADNA碱基比例的测定：碱基比例的测定：是指（是指（G+CG+C）mol%mol%值，简称值，简称“GCGC比比”，表，表示示DNADNA分子中鸟嘌呤分子中鸟嘌呤G G和胞嘧啶和胞嘧啶C C所占的摩尔百所占的摩尔百分比值分比值G+CG+C）mol%=G+C/A+T+G+C*100%mol%=G+C/A+T+G+C*100%第三十六页，讲稿共四十七页哦第三十七页，讲稿共四十七页哦2 2、通过（、通过（G+CG+C）mol%mol%对微生物进行对微生物进行分类有以下几个特点：分类有以下几个特点：（1 1）亲缘关系相近的种，两者的）亲缘关系相近的种，两者的GCGC比也接近，反之，比也接近，反之，GCGC比相近的比相近的两个种，它们的亲缘关系则不一定两个种，它们的亲缘关系则不一定都很接近。都很接近。（2 2）GC GC比差距很大的两种微生物，比差距很大的两种微生物，亲缘关系必然较远。亲缘关系必然较远。第三十八页，讲稿共四十七页哦3 3、GCGC比是建立新分类单元时的可靠比是建立新分类单元时的可靠指标：指标：GCGC比相差低于比相差低于2%2%时，没有分类学时，没有分类学上的意义；种内各菌株间的差别在上的意义；种内各菌株间的差别在2.5%2.5%4%4%间；若间；若 相差在相差在5%5%以上时，以上时，就可认为属于不同的种，相差在就可认为属于不同的种，相差在10%10%，可认为是不同的属。，可认为是不同的属。测定测定DNADNA中中GCGC的方法很多，其中的方法很多，其中的解链温度法较为常用。的解链温度法较为常用。X XG+CG+C=(Tm-69.3)*2.44=(Tm-69.3)*2.44第三十九页，讲稿共四十七页哦4 4、核酸分子杂交法、核酸分子杂交法 按碱基的互补配对原理，用人工方法对两按碱基的互补配对原理，用人工方法对两条不同来源的单链核酸进行复性，以构建新条不同来源的单链核酸进行复性，以构建新的杂合双链核酸的技术，称为核酸杂交。的杂合双链核酸的技术，称为核酸杂交。包括包括DNA-DNADNA-DNA、DNA-rRNA DNA-rRNA和和 rRNA-rRNA rRNA-rRNA分子间的杂交。分子间的杂交。一般认为，一般认为，DNA-DNA DNA-DNA杂交同源性超过杂交同源性超过60%60%的菌株可以是同种，同源性超过的菌株可以是同种，同源性超过70%70%者是同者是同一亚种，而同源性一亚种，而同源性20%20%60%60%范围内，则属范围内，则属于同一个属。于同一个属。第四十页，讲稿共四十七页哦5 5、rRNA rRNA寡核苷酸编目分析寡核苷酸编目分析 一种通过分析原核或真核细胞中最一种通过分析原核或真核细胞中最稳定的稳定的rRNArRNA寡核苷酸序列同源性程度，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以确定不同生物间的亲缘关系和进化谱系的方法。谱系的方法。是是“三域学说三域学说”提出的提出的科学根据。科学根据。第四十一页，讲稿共四十七页哦（二）细胞化学成分用作鉴定指标（二）细胞化学成分用作鉴定指标 1 1、细胞壁化学成分：如根据肽聚糖分、细胞壁化学成分：如根据肽聚糖分子中肽尾第三位氨基酸的种子中肽尾第三位氨基酸的种 类、肽桥类、肽桥的结构以及与邻近肽尾交联的位置的的结构以及与邻近肽尾交联的位置的不同来划分。不同来划分。2 2、全细胞水解液的糖型：对放线菌进、全细胞水解液的糖型：对放线菌进行分类。行分类。3 3、磷酸类脂成分的分析。、磷酸类脂成分的分析。第四十二页，讲稿共四十七页哦4 4、枝菌酸的分析：对、枝菌酸的分析：对“诺卡氏菌形放诺卡氏菌形放线菌线菌”进行分类进行分类 5 5、醌类的分析：对放线菌鉴定上有一、醌类的分析：对放线菌鉴定上有一定的价值定的价值 6 6、气相色谱技术用于微生物鉴定：分、气相色谱技术用于微生物鉴定：分析代谢产物中脂肪酸和醇类等成分，析代谢产物中脂肪酸和醇类等成分，对厌氧菌的鉴定十分有用。对厌氧菌的鉴定十分有用。第四十三页，讲稿共四十七页哦（三）数值分类法（三）数值分类法 又称统计分类法，是一种依据又称统计分类法，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大量表型性状的相似程度进行统计、归类的方法。计、归类的方法。第四十四页，讲稿共四十七页哦（1 1）一批待测菌株有关典型菌株）一批待测菌株有关典型菌株 （2 2）要求）要求5050个以上的特征，越多越好个以上的特征，越多越好（3 3）计算两菌株间的相关系数）计算两菌株间的相关系数 S Ssmsm=a+d/a+c+b+d S=a+d/a+c+b+d Sj j=a/a+b+c=a/a+b+c（4 4）按相关系数的高低排列列出相似度矩阵）按相关系数的高低排列列出相似度矩阵（5 5）将矩阵图转换成树状图）将矩阵图转换成树状图步骤：步骤：第四十五页，讲稿共四十七页哦第四十六页，讲稿共四十七页哦第四十七页，讲稿共四十七页哦