微生物的分类优秀课件

第十一章微生物的分类

课时：2学时授课方法：讲解授课内容：1.微生物的分类单元

2.微生物的分类系统

3.微生物的分类鉴定方法

重点：微生物的分类鉴定方法

难点：微生物的分类鉴定方法

目的要求：1.使学生认识并掌握微生物的分类单元

2．了解微生物的分类系统

3．了解微生物的分类鉴定方法

参考书目：《现代生命科学概论》（黄诗笺主编）《微生物学》（武汉大学、复旦大学微生物学教研室编）《现代生物学》（胡玉佳主编）《海洋微生物及其代谢产物》（林永成主编）

微生物分类学(microbialtaxonomy)是指根据微生物的亲缘关系把它们排列成一个有规律的分类系统的科学。分类学由分类(classification)、鉴定(identification)和命名(nomenclature)3个部分组成。分类是根据一定的原则对微生物进行分群归类．即根据相似性和相关性水平把一个有机体放在一个分类单元中。鉴定是借助现有的微生物分类系统．通过对某一未知纯微生物培养物的各种性状特征研究之后确定其应归属哪个分类群的过程。通过鉴定可达到知类辩名的目的。命名是指根据国际命名法规为一个未知名字的新培养物确定其学名的过程：一、种以上的分类单元种(包括种)以上的分类单元自上而下依次分为7个等级，它们是：．界(Kingdom)门(Phylum或Division)纲(Class)目(Order)科(Family)属(Genus)种(Species)必要时．还可在上述分类单元之间设中间类群。在门与纲之间可设超纲(Superclass)；在纲与目之间可设亚纲(Sub—class)、超目(Superor-der)；在目与科之间可设亚目(suborder)、超科(superfamiiy)：在科与属之间可设亚科(Subfamily)、族(Tribe)、亚族(Subtribe)等。见(表11—1)。二、种以下的分类单元

鉴定微生物种时．只有在所有鉴别特征都与已知的模式种相同的情况下才能定为同种。实际上．由于变异的绝对性．被鉴定的微生物总是在某个或某些特征上与模式种有明显而稳定的差异。因此，在微生物种以下就必须再分为亚种、变种、型或菌株等级别了。

(一)亚种亚种(subspecies。subsp．，ssp．)在一个种内．根据少数几个稳定的变异特征或根据遗传性状区分成小群，从而把一个种分成两个或多个小群。，这些小的分类单位称为亚种，如金黄色葡萄球菌厌氧亚种(Staphylococcusaureussubsp．anaerobius)。(二)型型(type)是同一细菌种内显示很小生物化学与生物学差异的菌株，常用于细菌(尤其是致病菌)中紧密相关菌株的区分。型是亚种的再细分。(三)菌株菌株又称品系。一个菌株是指由一个单组胞繁衍而来的克隆(clone)或无性繁殖系中的一个微生物或微生物群体。同一种微生物的不同菌株虽然在作为分类鉴定的一些主要性状上是相同的，但是在次要性状(如生化性状、代谢产物和产量性状)上可以有或大或小的差异。四、细菌分类和伯杰氏手册《伯杰氏手册》最初由美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰(D．Bergey)(1860—1937)及其同事为细菌的鉴定而编写的名为《伯杰氏鉴定细菌学手册》沿用至今。第二节微生物的分类系统

最初根据生物的形态和生理特征把地球上的生物分为动物界和植物界两类，现代将生物分为三域(Kingdom)(以前曾称为三原界)．即古生菌(archaea)、细菌(bacteria)和真核生物（eukaryotes)(一)形态特征1、个体形态特征主要包括细菌细胞的形状、大小和排列方式：革兰氏染色；运动性；鞭毛的着生位置。是否产芽孢及芽孢的形状、大小与着生位置；细胞贮藏物；某细菌的荚膜、菌毛、菌鞘、附器、气泡和色素等。在放线菌与丝状真菌中．包括菌丝长短、粗细、分支状况、有无横隔和颜色；无性和有性繁殖阶段的特征以及繁殖器官的形态与结构；孢子的种类、形态、大小、数目、着生状态、颜色与表面纹饰等。2．群体形态特征固体培养特征包括菌落形状、大小、边缘、表面及质地(光滑、粗糙、湿润、干燥、光泽、暗淡、皱摺、细小颗粒状与凹凸不平等)、隆起程度、易挑取性或粘稠度、透明度与色泽等。还包括斜面培养特征和穿刺培养特征等。．液体培养特征包括生长量、生长类型与分布、混浊度、表面生长状态、沉淀物、气味和颜色等。(二)生理生化特征

1．对营养或生长基质的要求包括所能利用的碳源、能源、氮源、无机盐以及生长因子等。2．生理生化反应水解大分子的能力．如淀粉水解、油脂水解、明胶液化和酪素水解等试验：糖或醇类发酵试验、甲基红试验、V．P．试验；吲哚试验和H2S试验；硝酸盐还原试验、柠檬酸盐或丙酸盐利用试验和丙二酸盐利用试验等；用作分类特征的酶如氧化酶、过氧化氢酶、凝固酶、脲酶、氨基酸脱羧酶、精氨酸双水解酶、苯丙氨酸脱氨酶以及B一半乳糖苷酶等；产色素、抗生素等次级代谢产物也常是某些微生物的分类依据。3．抗逆性对噬菌体、抗生素、染料和化学药品等抗微生物因子(antimicrobialagent)的反应等。(三)生态特征

包括微生物的天然生境以及微生物与环境因子的关系：1．氧气，根据微生物与氧的关系可将其分为：专性好氧、兼性厌氧、微好氧、耐氧和专性厌氧等。2．温度根据微生物生长的温度范围可将微生物分为嗜冷菌(psychroplliles)、耐冷菌(psycllrotro—ph)、中温菌(mesophiles)、嗜热菌(thermophiles)和超嗜热菌(superthermophiles)。3.PH依据微生物生境的I)H范围可将其分为嗜酸菌(acidophiles)和嗜碱菌(alkaliphiles)。4．盐度根据微生物生长生境的盐浓度范围可分为耐盐菌(halotolerantmicrobes)和嗜盐菌(halophiles)。5.与其他生物之间的相互关系微生物与其他生物之间的相互关系(如宿主种类与致病性等)常常是分类的依据。二、遗传特征分类法

遗传特征分类法是指根据核酸分析得到的遗传相关性(geneticrelatedness)所做的分类。因为遗传分类法是以决定生物表型特征的遗传物质一核酸作为比较的准绳，所以它是一种最客观和可信度最高的分类方法。被用作分类的遗传学特征能客观地反映微生物之间的亲缘关系。

(一)DNA（G+C)mol％值，对某一特定的微生物来说，其DNA(G+C)mol％值是恒定的，因而可代表其遗传特征。原核微生物DNA(G+c)mol％在20～80范围，真核微生物DNA(G+C)mol％在30～60范围。一般而言，亲缘关系密切和表型又高度相似的微生物常有相似的(G+C)mol％值．因而被用作分类鉴定的指标。

(二)核酸杂交某一物种的DNA碱基排列顺序是其长期进化的结果，由它组成的遗传密码决定着生物的一切表型特征。亲源关系越近的微生物，其碱基顺序就越近，反之就越远。核酸杂交比DNA(G+C)mol％值更加客观地反映微生物的亲缘关系。核酸杂交包括DNA—DNA和DNA—rRNA杂交。核酸杂交的方法很多，通常采用的是固相杂交法。二、化学特征分类法

化学分类法是应用电泳、色谱和质谱等分析技术来分析比较不同微生物细胞组分、代谢产物的组成等而进行分类的方法。

1．全细胞水解液的糖型2．细胞壁化学成分及分支菌酸3．脂肪酸组成4.磷脂、醌、多胺5．可溶蛋白质谱

1．分类单位与性状的选择

分类单位可能是菌株（OTU）、种或属．统称每个分类单位为一个操作分类单位选择的性状通常不应少于50个．多者可达上百个甚至几百个。一般地说．所选性状数目越多，分类结果越可靠。所选性状应是尽可能广泛而又均匀地遍布于所研究微生物中的、形态的、生理生化的、生态的、免疫的、遗传的等都可以。但要注意．无意义性状和全同性状不能同时选用。2．性状编码将观察和测得的性状用计算机所能识别和运算的符号记录下来。将性状编好码后．把它们排列成顺序号．形成一个性状(原始数据)矩阵．然后分别用1和0符号输入汁算机。

3．相似度系数的计算

相似度系数是被比较的OTU对偶间整体相似程度的量度．最简单的方法是计算OTU对偶间相似性状的数目。其计算公式如下：

NSS％=—-------—NS+ND式中的NS表示比较的OTU对偶有相同性状的数目．ND表示被比较的OTU对偶有不同性状的数目。算出的相似度以百分数或比例表示。

4．系统聚类(或等级