微生物分类22162.pptx
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1、第十一章第十一章 微生物的分类和鉴定微生物的分类和鉴定细细菌菌分分类类v 分类是认识客观事物的一种基本方法。分类是认识客观事物的一种基本方法。v分类学内容涉及三个相互依存又有区别的组成分类学内容涉及三个相互依存又有区别的组成部分:部分:分类、命名和鉴定。分类、命名和鉴定。v分类(分类(classification)是根据一定的原则是根据一定的原则(表型特征相似性或系统发育相关性表型特征相似性或系统发育相关性)对微)对微生物进行分群归类,根据相似性或相关性水生物进行分群归类,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平排列成系统,并对各个分类群的特征进行描述,以便考察和对未被分类
2、的微生物进行描述,以便考察和对未被分类的微生物进行鉴定;鉴定;v命名(命名(nomenclature)是根据命名法规,给是根据命名法规,给每一个分类群一个专有的名称;每一个分类群一个专有的名称;v鉴定(鉴定(identification或或determination)则是指则是指借助于现有的微生物分类系统,通过特征测定,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。生物所应归属分类群的过程。一一分类单元及其等级分类单元及其等级界界Kingdom门门Phylum亚门亚门纲纲Class亚纲亚纲目目
3、Order亚目亚目科科Family亚科亚科属属Genus种种Species常用的细菌分类术语常用的细菌分类术语v培养物(培养物(culture),是指一定时间一定空间内微是指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。生物的细胞群或生长物。v菌株(菌株(strain),从自然界分离得到的任何一种从自然界分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株;微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株;用实验方法(如通过诱变)所获得的某一菌株的用实验方法(如通过诱变)所获得的某一菌株的变异型,也可以称为一个新的菌株,以便与原来变异型,也可以称为一个新的菌株,以便与原来的菌株相区别。的菌株相区
4、别。v 型(型(form或或type),常指亚种以下的细分,当同常指亚种以下的细分,当同种或同亚种不同菌株之间的性状差异,不足以种或同亚种不同菌株之间的性状差异,不足以分为新的亚种时,可以细分为不同的型。分为新的亚种时,可以细分为不同的型。v种(种(species),是生物分类中基本的分类单元和是生物分类中基本的分类单元和分类等级。分类等级。二二.微生物的命名微生物的命名 1.分类单元的命名分类单元的命名属名属名用一个单数主格名词或当作名词用的形容用一个单数主格名词或当作名词用的形容词来表示,可以是阳性、阴性或中性,首字母要词来表示,可以是阳性、阴性或中性,首字母要大写。大写。有时可缩写。有时
5、可缩写。例:例:BacillusBacillus,可缩写为可缩写为B.B.或或 Bac.Bac.种名种名用双名法用双名法(binomial nomenclaturebinomial nomenclature)命名,即命名,即由属名和种名加词两部分组合而成。由属名和种名加词两部分组合而成。例:例:Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus Bacillus sp.Bacillus sp.亚种名亚种名为三元式组合,即由属名、种名加词和亚为三元式组合,即由属名、种名加词和亚种名加词构成。种名加词构成。例:Bacillus thuringiensis(subs
6、p)galleria2.命名模式及其指定命名模式及其指定 即根据命名法规要求,正式命名的分类单元应即根据命名法规要求,正式命名的分类单元应指定一个命名模式(简称模式)作为该分类单指定一个命名模式(简称模式)作为该分类单元命名的依据。元命名的依据。3.新名称的发表新名称的发表根据细菌命名法规的规定,有效发表新的细菌名称根据细菌命名法规的规定,有效发表新的细菌名称应在公开发行的刊物上进行。此外,若新名称是在应在公开发行的刊物上进行。此外,若新名称是在国际系统细菌学杂志(国际系统细菌学杂志(IJSBIJSB)以外的其他杂志上发表)以外的其他杂志上发表的,还必须经过新名称的合格化发表,被认为合格的,还
7、必须经过新名称的合格化发表,被认为合格后,在该杂志上定期公布,命名日期即从公布之日后,在该杂志上定期公布,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算起。发表新名称时,应在新名称之后加上所属新分类等级的缩写词,分类等级的缩写词,如新目如新目“ord.nov.”“ord.nov.”、新属、新属“gen.nov.”“gen.nov.”、新种、新种“sp.nov.”“sp.nov.”等。等。三、细菌分类和伯杰氏手册三、细菌分类和伯杰氏手册 7070年年代代以以后后,对对细细菌菌进进行行全全面面分分类类的的、影影响响最最大大的的是是伯伯杰杰氏氏手手册册。所所以以该该书书目目前前已
8、已成成为为对对细菌进行分类鉴定的主要参考书。细菌进行分类鉴定的主要参考书。根据现代生物进化论观点根据现代生物进化论观点:进化(进化(evolution)是生物与其生存环境相互作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。变和对生存环境的相对适应。v系系统统发发育育(phylogeny)就就指指的的是是研研究究各各类类微微生生物进化的历史。物进化的历史。v 对生物进行分类存在两种基本的、截然不同的对生物进行分类存在两种基本的、截然不
9、同的分分类原则:类原则:v 一是根据表型一是根据表型(phenetic)(phenetic)特征的相似特征的相似分群归类,这分群归类,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标;生物亲缘关系为目标;v第二种分类原则是要按照生物系统发育相关性水平第二种分类原则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的进化关来分群归类,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。系,建立反映生物系统发育的分类系统。因此,以进化论为指导思想的分类学因此,以进化论为指导思想的分类学(taxonomy)(
10、taxonomy),其目的已经不仅仅是物种的识别,其目的已经不仅仅是物种的识别和归类,其主要目标是通过追溯系统发育,推和归类,其主要目标是通过追溯系统发育,推断进化谱系,这样的分类学也称之为断进化谱系,这样的分类学也称之为生物系统生物系统学学(syatematics)(syatematics)。分分子子生生物物学学的的发发展展,使使我我们们不不仅仅可可以以根根据据表表型型特特征征,而而且且可可以以从从分分子子水水平平上上,通通过过研研究究和和比比较较微微生生物物乃乃至至整整个个生生物物界界的的基基因因型型特特征征来探讨来探讨生物的进化、系统发育生物的进化、系统发育和和进行分类鉴定进行分类鉴定。
11、进化的测量指征进化的测量指征v 2020世纪世纪7070年代以前,生物类群间的亲缘关系年代以前,生物类群间的亲缘关系主要是根据主要是根据形态结构、生理生化、行为习性形态结构、生理生化、行为习性等等表型特征以及少量的化石资料来判断它们之间表型特征以及少量的化石资料来判断它们之间的亲缘关系。的亲缘关系。根据形态学特征推断生物之间的亲缘关系存在根据形态学特征推断生物之间的亲缘关系存在两个突出问题:两个突出问题:v一是由于微生物可利用的形态特征少,很难把一是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;所有生物放在同一水平上进行比较;v 二是形态特征在不同类群众中进化速度差异很二
12、是形态特征在不同类群众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。大,仅根据形态推断进化关系往往不准确。2020世世纪纪7070年年代代以以后后研研究究为为生生物物的的系系统统发发育育,主主要要是是分分析析和和比比较较生生物物大大分分子子的的结结构构特特征征,特特别别是是蛋蛋白白质质、RNARNA和和DNADNA这这些些反反映映生生物物基基因因组组特特征征的的分分子子序序列列,作作为为判判断断各各类类微微生生物物乃乃至至所有生物进化关系的主要特征。所有生物进化关系的主要特征。l rRNArRNA作为进化的指征作为进化的指征 大量的实验研究表明:在众多的生物大分大量的实验研究表明:在众
13、多的生物大分子中,最适合于揭示各类生物亲缘关系的是子中,最适合于揭示各类生物亲缘关系的是rRNA,rRNA,尤其是尤其是16SrRNA16SrRNA。16SrRNA16SrRNA所以被普遍所以被普遍公认是一把好的谱系分析的公认是一把好的谱系分析的“分子尺分子尺”,这是这是因为:因为:v rRNArRNA参与生物蛋白质的合成过程,其功能参与生物蛋白质的合成过程,其功能是任何生物都必不可少的,而且在生物进化的是任何生物都必不可少的,而且在生物进化的漫长历程中,其功能保持不变;漫长历程中,其功能保持不变;v 在在16SrRNA16SrRNA分子中,即含有高度保守的序列分子中,即含有高度保守的序列区域
14、,又有中度保守和高度变化的序列区域,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因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究;系的研究;v 16SrRNA16SrRNA相对分子质量大小适中,便于序列相对分子质量大小适中,便于序列分析;分析;v 16SrRNA 16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中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(真核生物中其同源分子是18SrRNA18SrRNA)。)。rRNArRNA的顺序和进化的顺序和进化 rRNA序序列列测测定定和和分分析析方方法法分分两两类类:寡寡核核苷苷酸酸编目法和全序列分析法。编目
15、法和全序列分析法。1.寡核苷酸寡核苷酸编编目分析法目分析法2020世世纪纪8080年年代代以以前前的的研研究究,主主要要是是采采用用寡寡核核苷苷酸酸编编目目分分析析法法。但但只只获获得得了了16SrRNA16SrRNA分分子子的的大大约约30%30%的的序序列列资资料料,加加上上采采用用的的是是一一种种简简单单相相似似性性的的计计算算方方法法,所所以以其其结结果果有有可可能能出出现现误误差差,应用上受到一定限制。应用上受到一定限制。2.全序列分析法全序列分析法v最常用的是直接序列分析法最常用的是直接序列分析法。v用反转录酶和双脱氧序列分析,可以对未经纯化用反转录酶和双脱氧序列分析,可以对未经纯
16、化的的rRNArRNA抽提物进行直接的序列测定。抽提物进行直接的序列测定。The16SrRNAor18SrRNATechniqueThe16SrRNAor18SrRNATechniqueInProkaryotes:5SrRNAistoosmall,containslimitedinformation23SrRNAistoolarge,toodifficulttomanage16SrRNAhastherightsizeforstudiesInEukaryotes:18SrRNAisusedforphylogeneticmeasurementsThe16SrRNAor18SrRNATechniqu
17、e三界生物的主要特征三界生物的主要特征1.生命的三种形式生命的三种形式 将将生生物物分分成成三三界界(KingdomKingdom)(后后来来改改称称三三个个域域):古古细细菌菌、真真细细菌菌(EubacteriaEubacteria)和和真真核核生生物物(EukaryotesEukaryotes)。19901990年年,他他为为了了避避免免把把古古细细菌菌也也看看作作是是细细菌菌的的一一类类,又又把把三三界界(域域)改改称称为为BacteriaBacteria(细细菌菌)、Archaea(Archaea(古古生生菌菌)和和EukaryaEukarya(真真核核生生物物),并并构构建建了了三三
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