細菌分類與鑒定

關(guān)于細菌分類與鑒定第1頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五

地球上的物種估計大約有150萬，其中微生物超過10萬種，而且其數(shù)目還在不斷增加。第2頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五生物分類的二種基本原則：a）根據(jù)表型(phenetic)特征的相似程度分群歸類，這種表型分類重在應用，不涉及生物進化或不以反映生物親緣關(guān)系為目標。b）按照生物系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性水平來分群歸類，其目標是探尋各種生物之間的進化關(guān)系，建立反映生物系統(tǒng)發(fā)育的分類系統(tǒng)。從進化論誕生以來，已經(jīng)成生物學家普遍接受的分類原則生物系統(tǒng)學(systematics)第3頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五一、分類單元及其等級界

（Kingdom）

(Regnum)門

（Phylum）

(Phylum)綱（Class）

(Classis)目（Order）

(Ordo)科（Family）

(Familia)屬（Genus）

(Genus)種（Species）

(Species)第4頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五常用的細菌分類學術(shù)語：1）培養(yǎng)物(culture)：一定時間一定空間內(nèi)微生物的細胞群或生長物。如微生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物等。2）菌株(strain)：從自然界中分離得到的任何一種微生物的純培養(yǎng)物都可以稱為微生物的一個菌株；對不同來源的同一種細菌稱為該菌的不同菌株。同一種細菌可有許多菌株，其主要性狀應該完全相同，次要性狀可稍有差異，通常用地名或動物名的縮寫加編號作菌株名。第5頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五3）型(form或type)：常指亞種以下的細分。當同種或同亞種不同菌株之間的性狀差異，不足以分為新的亞種時，可以細分為不同的型。（如不同血清型、噬菌型等）微生物的種：具有高度特征相似性的菌株群，這個菌株群與其他類群的菌株有很明顯的區(qū)別。菌株與型的區(qū)別：菌株之間不存在鑒別性特征的差異，命名不同的菌株無需分類學依據(jù)，不同型的細菌之間存在鑒別性特征的差異，命名或鑒定不同的型必需有分類學依據(jù)。4）種（species）：

物種，生物分類中基本的分類單元第6頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五二、細菌的命名

細菌的命名依據(jù)“國際細菌命名法規(guī)”的規(guī)定，學名用拉丁文，遵循“雙名法”。所謂“雙名法”就是每一種細菌的拉丁文名稱由屬名和種名兩部分構(gòu)成，屬名第一個字母必須大寫，其余均應小寫（即使種名以人名或地名命名）。整個屬名及種名在出版物中應排成斜體。

如：Escherichiacoli屬名+種名

Salmonellapullorum(S.pullorum)第7頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五屬名重復出現(xiàn)，可縮寫如：E.coli（大腸桿菌）；

S.pullorum（雞白痢沙門氏菌）只確定屬名，未確定種名的某一株細菌

Salmonellasp.只確定屬名，未確定種名的若干菌株Salmonellaspp.亞種用subsp.（正體）表示

Pasteurellamultocida

subsp.septica

幾種不同的書寫情況：第8頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五由于細菌分類單元的劃分缺乏一個易于操作的統(tǒng)一標準，為了減少因采用不同標準界定分類單元所造成的混亂，細菌系統(tǒng)分類也像其他生物分類一樣采用“模式概念”種和亞種指定模式菌株（typestrain）；亞屬和屬指定模式種（typespecies）；屬以上至目級分類單元指定模式屬（typegenus）；模式菌株應送交菌種保藏機構(gòu)保藏，以便備查考和索取。美國典型培養(yǎng)物保藏中心（ATCC）德國微生物及細胞保藏中心（DSM）第9頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五細菌分類命名權(quán)威雜志:國際系統(tǒng)與進化微生物學雜志（InternationalJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology,IJSEM）任何分離鑒定的新細菌的有關(guān)論文應在該雜志發(fā)表第10頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五二、原核微生物分類系統(tǒng)（一）《伯杰氏鑒定細菌學手冊》(Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)美國賓夕法尼亞大學的細菌學教授伯杰(D.Bergey)(1860-1937)伯杰氏手冊:是目前進行細菌分類、鑒定的最重要參考書，其特點是描述非常詳細，包括對細菌各個屬種的特征及進行鑒定所需做的實驗的具體方法。第11頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五1923年以來已出至第九版(1994)；第九版伯杰氏細菌鑒定手冊設(shè)立35個群，將古細菌部改編為5個群，全書描寫了約500個屬。劃分為四大類：

第一類具細胞壁的革蘭氏陰性真細菌第二類具細胞壁的革蘭氏陽性真細菌第三類無細胞壁的真細菌第四類古細菌伯杰氏細菌鑒定手冊第12頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五（二）伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊(Bergey’sManualofSystematicBacteriology)第一版1984年問世，至1989年出齊，共4卷。第二版由GeorgeGarrity主編分為5卷，將從2000年起陸續(xù)出版。這一版納入了研究核糖體RNA測序所產(chǎn)生的許發(fā)育)分類系統(tǒng)。第13頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五四、微生物分類鑒定的依據(jù)

根據(jù)微生物分類學中使用的技術(shù)和方法，可把它們分成四個不同的水平：①細胞形態(tài)和行為水平；②細胞組分水平；③蛋白質(zhì)水平；④基因組水平。在微生物分類學發(fā)展的早期，主要的分類鑒定指標是以在細胞形態(tài)和習性為主，可稱為經(jīng)典的分類鑒定法第14頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五五、微生物分類鑒定的方法生物分類的傳統(tǒng)指標分子生物學指標微型、簡便、快速或自動化鑒定技術(shù)細菌的數(shù)值分類

第15頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五形態(tài)學特征生理學特征生態(tài)學特征

從不同層次，用不同學科的技術(shù)方法來研究和比較不同微生物的細胞、細胞組分或代謝產(chǎn)物，從中發(fā)現(xiàn)的反映微生物類群特征的資料。生物分類的傳統(tǒng)指標第16頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五一、形態(tài)學特征培養(yǎng)特征、運動性、特殊的細胞結(jié)構(gòu)、細胞形態(tài)及其染色特性、等等微生物分類和鑒定的重要依據(jù)：a）易于觀察和比較，尤其是真核微生物和具有特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)的細菌；b）許多形態(tài)學特征依賴于多基因的表達，具有相對的穩(wěn)定性；第17頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五二、生理生化特征與微生物的酶和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的本質(zhì)和活性直接相關(guān)；代謝產(chǎn)物等營養(yǎng)類型；與氧的關(guān)系；對溫度的適應性；對pH的適應性；對滲透壓的適應性；酶及蛋白質(zhì)都是基因產(chǎn)物；對微生物生理生化特征的比較也是對微生物基因組的間接比較；測定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多；第18頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五1、API細菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)2、Enterotube系統(tǒng)3、Biolog全自動或手動細菌鑒定系統(tǒng)微型、簡便、快速或自動化鑒定技術(shù)第19頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五1、API細菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)菌種基本培養(yǎng)基（液體）

菌懸液檢測、編碼、查表、鑒定適用于API鑒定細菌有700多種AnalyticaProductsINC的簡稱。法國生物-梅里埃公司生產(chǎn)的細菌數(shù)值分類分析鑒定系統(tǒng)。約有1000種生化反應,可鑒定的細菌大于550種。目前中國各級疾病預防控制機構(gòu)在細菌學檢驗中比較多地應用了此項技術(shù)第20頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五2、Enterotube系統(tǒng)

不同培養(yǎng)基分裝不同小槽中，同步接種，培養(yǎng)后檢測、查表、鑒定。第21頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五3、Biolog全自動或手動細菌鑒定系統(tǒng)

在96孔的細菌培養(yǎng)板上檢測微生物對不同發(fā)酵性碳源利用情況進行的分類鑒定。自動化、快速

可鑒定細菌有1140多種、酵母菌267種、目前已經(jīng)可用于絲狀真菌。每個孔中含有不同的底物菌懸液或無菌水第22頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五分子生物學指標DNA堿基因組成是各種生物一個穩(wěn)定的特征，即使個別基因突變，堿基組成也不會發(fā)生明顯變化。第23頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五1.DNA的堿基組成(G+Cmol%)

分類學上，用G+C占全部堿基的分子百分數(shù)(G+Cmol%)來表示各類生物的DNA堿基因組成特征。第24頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五

每個生物種都有特定的GC%范圍，因此可以作為分類鑒定的指標。細菌的GC%范圍為25--75%，變化范圍最大，因此更適合于細菌的分類鑒定。第25頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五

GC%測定主要用于對表型特征難區(qū)分的細菌作出鑒定，并可檢驗表型特征分類的合理性，從分子水平上判斷物種的親緣關(guān)系。G+C含量的比較主要用于分類鑒定中的否定但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它們之間具有近的親緣關(guān)系。第26頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五

同一個種內(nèi)的不同菌株G+C含量差別應在4～5%以下；同屬不同種的差別應低于10～15%；

G+C含量已經(jīng)作為建立新的微生物分類單元的一項基本特征，它對于種、屬甚至科的分類鑒定有重要意義。

若二個在形態(tài)及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其G+C含量的差別大于5%，則肯定不是同一個種，大于15%則肯定不是同一個屬。第27頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五2.核酸的分子雜交

不同生物DNA堿基排列順序的異同直接反映生物之間親緣關(guān)系的遠近，堿基排列順序差異越小，它們之間的親緣關(guān)系就越近，反之亦然。

直接分析比較DNA的堿基排列順序------由于技術(shù)上的困難目前尚難以普遍地進行；

核酸分子雜交(hybridization)間接比較不同微生物DNA堿基排列順序的相似性第28頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五3.生物信息學分析

隨著微生物基因信息，特別是全基因組完全測序的不斷增加，我們可以通過各種計算機軟件對不同物種的遺傳信息進行直接比較，從而分析不同微生物間的親緣關(guān)系。第29頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五4、16SrRNA和系統(tǒng)發(fā)育樹(1).16SrRNA的順序和進化培養(yǎng)微生物提取、純化細菌基因組設(shè)計引物PCR擴增16SrRNA分析比較微生物之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系第30頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五(2).特征序列或序列印記（signaturesequence）通過對rRNA全序列資料的分析比較（特別是采用計算機）發(fā)現(xiàn)的在不同種群水平上的特異特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序列位點上出現(xiàn)的單堿基印記。特征序列有助于迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。第31頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五(3)系統(tǒng)發(fā)育樹(phylogenetictree)

通過比較生物大分子序列差異的數(shù)值構(gòu)建的系統(tǒng)樹稱為分子系統(tǒng)樹，其特點是用一種樹狀分枝的圖型來概括各種(類)生物之間的親緣關(guān)系。第32頁，共35頁，2022年，5月20日，19點21分，星期五16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹第33頁，共35頁，202