第十章微生物的进化系统发育和分类鉴定
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章十 微生物的分类和鉴定ppt(共71张PPT)
（2）细胞壁成分独特而多样有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于 肽聚糖（“假肽聚糖”），但不论是何种成分，它们都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸
。 （3）核糖体的16SrRNA其核苷酸顺序独特，既不同于真细菌，也不同于真核生物。 （4）tRNA成分其核苷酸顺序也很特殊，且不存在胸腺嘧啶。
（5）蛋白质合成的起始密码始于甲硫氨酸，与真核生物相同。 （6）对抗生素等的敏感性对那些作用于真细菌细胞壁的抗生素如青霉素、头 孢霉素和D-环丝氨酸等不敏感；对真细菌的转译有抑制作用的氯霉素不敏感；对真 核生物的转译有抑制作用的白喉毒素却十分敏感。 （7）生态条件独特有的是严格厌氧菌，如产甲烷菌（metnanogens）；有的 是极端嗜盐菌（extremehalophiles）；有的则是嗜热嗜酸菌
（用菌物代替以往的真菌）
目前广为接受Ainsworth第7版的分类系统及第八版
菌物界
Ainsworth等人的菌物分类系统纲要
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第四节 微生物分类鉴定的方法
一、微生物分类鉴定的经典方法 二、微生物分类鉴定中的现代方法
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
▪ 鉴定方法分四个水平：
▪ 菌株的确定：实验室可以自己命名。 1963年，Able等首次通过细胞脂肪酸的分析来对细菌进行分类，同时，Oyama等又提出了用裂解气相色谱法（Pyrolysisgaschromatography，
PGC，是一种热裂解法与色谱技术相结合的方法）来鉴定细菌。 Enterotube 系统
▪ Escherichia coli K12, O-157：H7
三域学说及其生物进化谱系树
促使人们提出三原界学说的最重要原因是具有一系列独特性状的曾称作“第三生物 ”的古细菌的发现。与真细菌相比，古细菌有以下几个特点：
。 （3）核糖体的16SrRNA其核苷酸顺序独特，既不同于真细菌，也不同于真核生物。 （4）tRNA成分其核苷酸顺序也很特殊，且不存在胸腺嘧啶。
（5）蛋白质合成的起始密码始于甲硫氨酸，与真核生物相同。 （6）对抗生素等的敏感性对那些作用于真细菌细胞壁的抗生素如青霉素、头 孢霉素和D-环丝氨酸等不敏感；对真细菌的转译有抑制作用的氯霉素不敏感；对真 核生物的转译有抑制作用的白喉毒素却十分敏感。 （7）生态条件独特有的是严格厌氧菌，如产甲烷菌（metnanogens）；有的 是极端嗜盐菌（extremehalophiles）；有的则是嗜热嗜酸菌
（用菌物代替以往的真菌）
目前广为接受Ainsworth第7版的分类系统及第八版
菌物界
Ainsworth等人的菌物分类系统纲要
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第四节 微生物分类鉴定的方法
一、微生物分类鉴定的经典方法 二、微生物分类鉴定中的现代方法
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
▪ 鉴定方法分四个水平：
▪ 菌株的确定：实验室可以自己命名。 1963年，Able等首次通过细胞脂肪酸的分析来对细菌进行分类，同时，Oyama等又提出了用裂解气相色谱法（Pyrolysisgaschromatography，
PGC，是一种热裂解法与色谱技术相结合的方法）来鉴定细菌。 Enterotube 系统
▪ Escherichia coli K12, O-157：H7
三域学说及其生物进化谱系树
促使人们提出三原界学说的最重要原因是具有一系列独特性状的曾称作“第三生物 ”的古细菌的发现。与真细菌相比，古细菌有以下几个特点：
微生物的进化系统发育和分类鉴定PPT课件
❖ ②在16SrRNA分子中，即含有高度保 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；
16
二、rRNA作为进化的指征
❖ ③16SrRNA相对分子质量大小适中， 便于序列分析；
❖ ④16SrRNA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）。
7
第一节 绪论
分子生物学的发展，使我们不仅可 以根据表型特征，而且可以从分子水平 上，通过研究和比较微生物乃至整个生 物界的基因型特征来探讨生物的进化、 系统发育和进行分类鉴定。
8
第二节 进化的测量指征
❖ 20世纪70年代以前，生物类群间的亲 缘关系主要是根据形态结构、生理生化、 行为习性等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。
第十章 微生物的进化、系统发 育和分类鉴定
❖第一节 绪论 ❖第二节 进化的测量指征 ❖第三节 细 菌 分 类 ❖第三节 微生物分类鉴定的特征和技术
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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简单相似性的计算方法，所以其结果有可能出 现误差，应用上受到一定限制。
❖ 随着核算序列分析技术的发展，20世纪80年 代末又陆续发展了一些rRNA全序列分析方法， 其中最常用的是直接序列分析法。
❖ 这种方法用反转录酶和双脱氧序列分析，可以
❖ 一是根据表型(phenetic)特征的相似成都分 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标；
16
二、rRNA作为进化的指征
❖ ③16SrRNA相对分子质量大小适中， 便于序列分析；
❖ ④16SrRNA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）。
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第一节 绪论
分子生物学的发展，使我们不仅可 以根据表型特征，而且可以从分子水平 上，通过研究和比较微生物乃至整个生 物界的基因型特征来探讨生物的进化、 系统发育和进行分类鉴定。
8
第二节 进化的测量指征
❖ 20世纪70年代以前，生物类群间的亲 缘关系主要是根据形态结构、生理生化、 行为习性等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。
第十章 微生物的进化、系统发 育和分类鉴定
❖第一节 绪论 ❖第二节 进化的测量指征 ❖第三节 细 菌 分 类 ❖第三节 微生物分类鉴定的特征和技术
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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简单相似性的计算方法，所以其结果有可能出 现误差，应用上受到一定限制。
❖ 随着核算序列分析技术的发展，20世纪80年 代末又陆续发展了一些rRNA全序列分析方法， 其中最常用的是直接序列分析法。
❖ 这种方法用反转录酶和双脱氧序列分析，可以
❖ 一是根据表型(phenetic)特征的相似成都分 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标；
微生物的进化、系统发育和分类鉴定
主要仪器设备
通用：气相色谱、液相色谱、质谱、X射 线衍色、核磁共振波谱仪、激光拉曼光谱仪、 激光显微镜等。 专用：阻抗测定、放射测量、微量量热计、 生物发光测量仪、药敏自动测量仪、自动微生物 检测仪。
现代分子生物学和免疫学技术 DNA探针，PCR、DNA芯片、ELISA、免疫 荧光、放射免疫及全自动免疫诊断。 计算机的应用 分类鉴定中的应用：分类单位确定、选择 分类特征；特征资料收集；资料编码、标准化； 相似性数值聚类分析。 在线控制：pH、温度、时间、压力、搅拌 转速、溶氧、补料等。 图像处理、分析、三维模拟，资料存储。
菌株或品系（strain）：同种微生物不同来源的 纯培养。模式菌株：按照命名法规的要求，当命名一 个新种时，需要指定一个菌株为这个种的命名模式。 群（group，series）：某些微生物特性介于两 种微生物之间，不易区分，两个种及它们之间的微生 物统称为群。
2、分类单元的命名
每一种微生物都有一个自己的专门名称。名称 分两类，一类是地区性的俗名(common name， vernacular name)；另一类是国际上统一使用的名 称，即学名(scientific name)。 中国科学院命名（俗名） As1299―――――“1”表示细菌。 As2604―――――“2”表示酵母菌。 As3758―――――－“3”表示霉菌。 As4650――――――“4”表示放线菌。 As5604――――――“5”表示真菌。
噬菌体分型 根据噬菌体的宿主范围可将细菌分为不同的噬 菌型和利用噬菌体裂解作用的特异性进行细菌鉴 定。
3 氨基酸顺序和蛋白质分析
蛋白质是基因的产物，蛋白质氨基酸顺 序直接反应mRNA顺序而与编码基因密切相关。 因此，可以通过对某些同源蛋白质氨基酸比 较来分析不同生物系统发育的关系，序列相 似性越高，其亲缘关系愈近。
微生物的进化系统发育
03
生物信息学方法将有助于发现 新的进化规律和模式，为进化 生物学提供新的理论框架和见 解。
感谢您的观看
THANKS
微生物的进化关系分析
进化关系分析主要关注不同微生物种 群之间的遗传差异和相似性，通过比 较基因组学、蛋白质组学等方法来研 究。
VS
进化关系分析有助于揭示微生物种群 之间的亲缘关系和演化历程，对于理 解微生物多样性和生态系统的功能具 有重要意义。
微生物的进化速率和方向
进化速率是指பைடு நூலகம்种在进化过程中基因序列、形态特征等发生变化的速度，而进化方向则是指物种在进 化过程中所呈现的趋势或路径。
微生物的进化系统发育
目录
• 微生物的进化历程 • 系统发育学的基本概念 • 微生物的系统发育分析 • 微生物进化系统发育的应用 • 微生物进化系统发育的未来展望
01
微生物的进化历程
微生物的起源
生命之源
微生物是地球上最早的生命形式之一，大约在35亿年前就已经存在。目前普遍认为，微生物是通过自我复制的分 子逐渐演化而来，这一过程发生在地球的原始大气和海洋环境中。
微生物鉴定
通过比较未知微生物与已知微生物的基因序列，可以确定微生物的种类和种群，为疾病 诊断、环境监测等领域提供依据。
微生物生态学研究
生态位分析
微生物群落分析
通过研究微生物在生态系统中的位置和作用， 揭示微生物在生态系统中的功能和相互关系。
通过分析微生物群落的基因序列，了解微生 物群落的组成、结构和动态变化，为环境保 护和生物修复提供指导。
分子系统发育分析是利用分子生物学技 术，通过比较不同微生物的基因序列、 蛋白质序列等分子标记来推断它们的进 化关系。
常用的分子系统发育分析方法包括基因序列 比对、系统发生树构建等，这些方法能够揭 示微生物间的亲缘关系和进化路径。
微生物的进化系统发育
系统发育树的解读
物种分类
01
系统发育树可以帮助我们了解不同物种之间的亲缘关系，从而
进行正确的物种分类。
生物进化历程
02
系统发育树揭示了生物的进化历程，有助于我们理解生物进化
的规律和机制。
生物多样性的起源
03
通过系统发育树的研究，我们可以了解生物多样性的起源和演
化过程，为生物多样性的保护和利用提供科学依据。
01
环境污染
人类活动造成的环境污染可能影响微生物的生存和进化，如工业废水排
放可能影响水生微生物群落结构。
02
城市化与生态系统变化
城市化进程中生态系统发生变化，可能影响自然微生物群落的平衡和进
化。
03
农业活动与转基因生物
农业活动中使用农药和转基因生物可能对土壤微生物群落产生影响，改
变其进化轨迹。
THANKS
病原微生物在进化过程中可能发生变异，导致其致病力增强或传播 方式改变，从而引发新的疾病或使原有疾病更难治疗。
耐药性进化
微生物在进化过程中可能发展出对抗生素等药物的耐药性，使得一 些常见的感染病变得难以治疗。
共生微生物进化
共生微生物与人体和谐共存，其进化可能影响人体健康状况，如肠 道微生物群落的改变可能影响人体消化、免疫等方面。
微生物的进化机制
基因突变
基因突变是微生物进化的重要机制之一。基因突变可以产生新的 基因和性状，使微生物能够适应新的环境。
基因重组
基因重组也是微生物进化的重要机制之一。通过基因重组，微生物 可以获得新的遗传物质，从而产生新的性状和适应性。
自然选择
自然选择是微生物进化的关键机制之一。在自然环境中，只有适应 环境的微生物才能生存和繁殖，从而推动微生物的进化。
第十章微生物的进化、系统发育和分类鉴定系统发育和分类鉴定
第十章 微生物的进化微生物的进化、、系统发育和分类鉴定（Microbial envelope and taxonomy ）[教学目标教学目标]] 通过本章的教学，使学生掌握进化的测量指征和微生物分类鉴定的基本特征，了解微生物分类的基本知识。
[教学的重点和难点教学的重点和难点]] 进化的测量指征，微生物分类鉴定的基本特征。
[教学方法和手段教学方法和手段]] 应用多媒体授课，主要以讲授为主，实验教学为辅。
[教学内容教学内容]]第一节 进化的测量指征进化的测量指征（（Measurement of microbial envelope ）一、进化指征的选择1.它必须普遍存在于所有研究的各个生物类群中。
2.选择在各种生物中功能同源的大分子。
3.所选择的分子序列必须能严格线性排列。
4.应根据所比较的各类生物之间的进化距离来选择适当的分子序列。
二、rRNA 作为进化的指征1、rRNA 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，而且在生物进化的漫长历程中，其功能保持不变。
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源关系的研究。
3、16SrRNA 相对分子质量大小适中，便于序列分析。
4、16SrRNA 普遍存在与真核生物和原核生物中，因此它可以作为测量各类生物进化的工具。
三、rRNA 的顺序和进化1.寡核苷酸编目分析法2.全序列分析法直接序列分析法(rRNA →DNA)PCR 技术扩增16SrRNA 。
四、生物分界生物分界（（微生物在生物界的位置微生物在生物界的位置））1、两界系统（亚里斯多德）动物界 Animalia ：不具细胞壁，可运动，不行光合作用。
植物界 Plantae ：具有细胞壁，不运动，可行光合作用。
三界系统：动物界、植物界和原生生物界 Protista ：（E. H. Haeckel, 1866年提出）2、五界系统R. H. Whitakker, Science , 163: 150～160, 1969原核生物界 Monera ：细菌、放线菌等原生生物界 Protista ：藻类、原生动物、粘菌等真菌界 Fungi ：酵母、霉菌动物界 Animalia ：植物界 Plantae ：五界系统是以细胞结构分化的等级以及和光合、吸收、摄食这三种主要营养方式有关的组织类型为基础的。
微生物的分类和鉴定
微生物的分类和鉴定第十章微生物的分类和鉴定一、名词解释：01.系统学（systematics）：是研究生物多样性及其分类和演化关系的科学。
分子系统学是检测、描述并揭示生物在分子水平上的多样性及其演化规律的科学。
研究内容包括了群体遗传结构、分类学、系统发育和分子进化等领域。
02.系统树：在研究生物进化和系统分类中，常用一种树状分支的图型来概括各种（类）生物之间的亲缘关系，这种树状分支的图型也称为发育树（phylogenetic tree）。
03.分子系统树：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。
04.微生物分类学（microbial taxonomy）：是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条例清楚的各种分类单元或分类群的科学，其具体任务有三，即分类、鉴定和命名。
05.分类（classification）：根据文献资料，经过科学的归纳和理性的思考，整理成一个科学的分类系统。
即解决从个别到一般或从具体到抽象的问题。
06.鉴定（identification）：通过详细观察和描述一个未知名称纯种微生物的各种性状特征，然后查找现成的分类系统，以达到对其知类、辨名的目的。
即解决从一般到特殊或从抽象到具体的问题07.命名（nomenclature）：为一个新发现的微生物确定一个新学名的过程。
08.培养物（culture）：是指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。
如微生物的斜面培养物、摇瓶培养物等。
如果某一培养物是由单一微生物细胞繁殖产生的，就称之为该微生物的纯培养物（pure culture)。
09.菌株（strain）：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；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，以便与原来的菌株相区别。
菌株是微生物分类和研究工作中最基础的操作实体。
10.标准菌株：指能代表这个种的各典型性状的一个被指定的菌株。
第十章 微生物分类学
（二）放线菌分类系统 1、美国瓦克斯曼分类系统 、 2、苏联克拉西里尼科夫 、 （三）酵母菌分类系统 罗德（ 荷兰 罗德（Lodder）分类系统 ） （四）霉菌分类系统 尚未形成较好的分类系统 对于真菌分类，目前有Ainsworth Alexopoulos 对于真菌分类，目前有 Smith等分类系统，把酵母、霉菌归属于真菌门下， 等分类系统， 等分类系统 把酵母、霉菌归属于真菌门下， 分五个亚门，酵母、霉菌分属于各个亚门中： 分五个亚门，酵母、霉菌分属于各个亚门中：鞭毛 菌亚门，接合菌亚门，子囊菌亚门，担子菌亚门， 菌亚门，接合菌亚门，子囊菌亚门，担子菌亚门， 半知菌亚门。 半知菌亚门。
70年代,Margulis的“内共生学说”认为：进化过 70年代,Margulis的 内共生学说”认为： 年代 程中，一种细胞捕抓了另一种细胞，未消化它， 程中，一种细胞捕抓了另一种细胞，未消化它，二 产生质的飞跃。 者形成内共生 ，产生质的飞跃。
二、细菌分类和伯杰氏手册
20世纪60年代以前， 20世纪60年代以前，国际上 世纪60年代以前 不少细菌分类学家都曾对细 菌进行过全面的分类， 菌进行过全面的分类，提出 过一些在当代有影响的细菌 分类系统。 70年代以后 年代以后， 分类系统。但70年代以后， 对细菌进行全面分类的、 对细菌进行全面分类的、影 响最大的是《伯杰氏手册》 响最大的是《伯杰氏手册》。 所以该书目前已成为对细菌 进行分类鉴定的主要参考书。 进行分类鉴定的主要参考书。
3、生态学特征 主要利用微生物在自然界中的分布情况， 主要利用微生物在自然界中的分布情况， 与其它生物之间的相互关系（共生、 与其它生物之间的相互关系（共生、寄 ），它的致病性 它的对噬菌体（ 它的致病性， 生），它的致病性，它的对噬菌体（噬菌 斑的测定）的敏感性。 斑的测定）的敏感性。
微生物学1010微生物的分类和鉴定
第二节 微生物在生物界的地位
一、生物的界级分类学说
动物界 植物界 林奈
动物界 植物界 原生生 物界
Haeckel
植物界 动物界 原始生 物界 菌界
Copeland
植物界 动物界 原核生物界 原生生物界 真菌界
Whittaker
五界上 加上病 毒界
细菌域 古生菌域 真核生物域 美国
Woese
R.H.Whittaker (1969) proposed a five kingdom classification. The kingdoms defined by him were named Monera, Protista, Fungi, Plantae & Animalia.
Type strain: ATCC 6051
=DSM 10
保藏机构 及其保藏号
=CCTCC AB 92068
当微生物名称是一个亚种（subspecies，简称 “subsp．”，排正体字）或变种（variety，简称 “var．”，排正体字）时，学名就应按“三名法” 构成，即：
例1：苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种 Bacillus thuringiensis subsp．galleria 例2：酿酒酵母椭圆变种 Saccharomyces cerevisiae var．ellipsoideus
( 二) 三名法 当某种微生物是一个亚种或变种时，学名就按三名法拼写。 学名=属名+种名加词+符号subsp或var+亚种或变种的加词
属的模式
该属中一个具有代表性的种, 即模式种
属名
种的加词 Specific epithet
种名
定种人
年代
Bacillus
第十章 微生物的分类与鉴定
第一节
通用分类系统
一、种以上的系统分类单元
（一）7 级分类单元
界 门
纲
目
科
种是最基本分类单元
属 种
各级分类单元及其词尾
二、学名
微生物的种名采用林奈(1753年)所创立的双名法命名。 双名法：就是用属名和种名两个部分作为一种生物的学名。 命名规则：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 学名=属名+种名加词+(首次定名人)+现名定名人+现名定名年份
第二节
微生物在生物界的地位
一、生物的界级分类学学说
图8-1 生物界级的学说发展（阴影部分表示微生物）
植物界 动物界
原生生物界
原核生物界 真菌界
真细菌界 古细菌界
细菌域 古生菌域
病毒界？ 真核生物域
二、三域学说及其发展
20世纪70年代以前，生物类群间的亲缘关系 判断的主要根据：
表型特征： 形态结构——形体微小、结构简单
比较生物大分子序列差异的数值构建了系统树(分子系统树)。 特点: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。 真核生物域 细菌域 古生菌域
图8-2 三域学说及其 生物进化谱系树
利用16S rRNA建立分子进化树的美国科学家伍 斯 (C.R Woese )
二、三域学说及其发展
三域学说观点： 现在的一切生物均由一个共同的原始祖先，一种小细胞慢慢 进化而来。首先分化出细菌和古生菌两个分枝，而后在古生 菌的基础上吞噬了一些其他生物如蓝细菌、α朊细菌(相当于 G―细菌)等，经过长期的内共生后，两者逐渐进化形成一种 新的生物——真核生物。 发展中新的挑战： ①认为16S rRNA和18S rRNA分子的进化难以代表整个基因 组的分子进化； ②许多真核生物的基因组和它们所表达的功能蛋白与细菌 更为接近，而不是古生菌。
微生物的进化系统发育和分类鉴定-精PPT50页
微生物的进化系统发育和分类鉴定-精
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
50
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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微生物的进化系统发育和分类鉴定共55页文档
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。—类鉴定
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。—类鉴定
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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▲ 分类单元：指具体的分类群。 如原核生物界、肠杆菌科各代表一个分类单元。
▲ 分类单元分为7个基本的分类等级（阶元）：界、门、纲、 目、科、属、种。
▲ 可以增加亚等级，如亚界、亚门、亚纲……。 ▲ 细菌中，在科和属间可以增加族和亚族等级。 ▲ 亚种以下常用培养物、菌株、居群和型。 ▲ 种以上常使用群、组、系等类群名称。
外，若它与其他种类的细菌具有共同的抗原组分，它 们的抗原和抗体之间就会发生交叉反应。
试 ▲用血清学试验进行分类鉴定——
纯培养物：由单一微生物细胞繁殖产生的细胞群或生长物。
菌株：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物。 是微生物分类和研究工作中最基础的操作实体。
二 细菌分类及伯杰氏手册
对细菌进行全面分类、影响最大的是 《伯杰氏系统细菌学手册》 美国宾夕法尼亚大学细菌学教授伯杰（D.Bergey） 及其同事为细菌的鉴定编写的。1923年问世，至 今已发行第9版。目前是国际上通用的“正式的” 或“官方的”分类。 见书P338-342.
古生菌—真核生物分支 ▲古细菌—真核生物分支进一步分支发展成古生菌和真核生物 ▲古生菌与真核生物属“姊妹群”。
三界学说的建立和发展，其意义在于为进 一步探讨生命起源、进化，进一步认识、 研究和开发微生物资源提出了新的思路。
第二节 细菌的分类
一 分类单元及其等级 二 细菌分类及伯杰氏手册
一 分类单元及其等级
适当的分子序列。
二 rRNA作为进化的指征
▲ 蛋白质、RNA、DNA。 ▲ 最适合揭示生物亲缘关系的是rRNA。 ▲ 16SrRNA是应用更广泛的“分子尺”。
①参与生物蛋白质的合成。 ②适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究。 ③分子量约1540bp，大小适中。含量大便于提取。 ④普遍存在于原核和真核生物（同源分子18SrRNA）。
第三节 微生物分类鉴定的特征和技术
一 形态学和生理生化特征 二 血清学试验与噬菌体分型 三 氨基酸顺序和蛋白质分析 四 核酸的碱基组成和分子杂交 五 微生物鉴定
一 形态学和生理生化特征
1 形态学特征
▲特点：易于观察和比较； 形态学特征具有相对稳定性。
▲分类鉴定的重要依据。 ▲系统发育相关性的一个标志。 ▲常用于微生物分类鉴定的形态学特征
20世纪70年代由美国学者伍斯（Carl Woese）发现， 开始了开拓性研究，并发现了生命的第3种形式—— 古细菌。
操作步骤：
▲ 微生物培养 ▲ 提取纯化rRNA ▲ rRNA序列测定 ▲ 获得各相关微生物序列资料 ▲ 输入计算机进行分析比较
三 系统发育树和三界生物的系统树
系统发育树：用类似树状分支的图型概括各类（种）生 物之间的亲缘关系。简称系统树。（phylogenetic tree) 分子系统树：通过比较生物大分子序列差异的数值构建 的系统树。（molecular phylogenetic tree）
必需从蛋白质、RNA和DNA这些能反映微生物基因组 特征的生物大分子的一级结构特征入手，作为判断微 生物的进化谱系指征。
2 生物大分子的作为进化指征的特点
蛋白质、RNA、DNA序列进化的显著特点是： ▲序列进化的改变量和分子进化的时间成正相关。即
分子计时器。 ▲在两群生物中，如果同一种大分子的序列差异很
无根树：只表示系统发育 关系，不反映进化途径。
有根树：既表示系统发育 关系，又反映起源及进化 方向。
伍斯的全生命系统树（三界生物的系统树） 真细菌 古生菌 真核生物
伍斯的全生命系统树（三界生物的系统树）
▲基于16SrRNA(或18SrRNA)序列比较提出。 ▲有根的系统树。根部的结表示地球上最初出现的生命。 ▲先分成两支：真细菌分支
2 生理生化特征
▲研究微生物酶和调节蛋白质的本质和活性。 ▲比较生理生化特征既是对基因组的间接比较。 ▲常用于微生物分类鉴定的生理生化特征
二 血清学试验与噬菌体分型
▲抗原性物质：细菌细胞和病毒含有的蛋白质、脂蛋白、
脂多糖
血 清 学
▲不同的微生物其抗原物质结构不同，抗原特征不同。 ▲一种细菌的抗原除了能与它自身的抗体起特异性反应
大，表示它们进化距离远。在很早就分支了。 ▲如果两群生物同一来源的大分子的序列相同，说明
它们处在同一进化水平上。
3 生物大分子作为进化指征的选择
必须普遍存在于所研究的各生物类群中。 在各种生物中功能同源的大分子。从鉴定大
分子的功能开始。 选择的大分子序列严格线性排列。为了方便
鉴定大分子序列的同源位置或同源区。 根据所比较的各类生物之间的进化距离选择
第十章 微生物的进化、系统发育 和分类鉴定
地质学、古生物学、地球化学直接或间接证据表明： 地球形成后的约10亿年，开始出现生命：主要是类 似简单杆状细菌的原始生物。不产氧光合细菌的起 源也很早。这些都是厌氧型的。蓝细菌在25亿-30亿 年前出现。蓝细菌的出现，给地球带来了氧气。随 后，出现了真核微生物。
目前，已知的微生物约有15万种。
分类学的目的已不仅仅是对物种的识别和归类，主 要目标是通过分类追溯系统发育，推断进化谱系。
微生物的分类——传统的表型特征分类和分子生物 学的遗传型特征分类。
本章主要内容：
第一节 进化的测量指征 第二节 细菌的分类 第三节 微生物分类鉴定的特征和技术 第四节 微生物的快速鉴定和自动化分析技术
第一节 进化的测量指征
20世纪70年代以前，生物类群间的亲缘关系主要 是根据形态结构、生理生化、行为习性等表型特 征判断，涉及的是高等动植物分类。由于微生物 个体微小，结构简单，缺少有性繁殖过程，加上 化石资料匮乏，无法解决微生物的系统发育问题。 直至20世纪70年代后，分子生物学技术在分类学 上开始应用，微生物系统发育和分类才蓬勃发展 起来，并形成了一系列鉴定体系。
一 进化指征的选择 二 rRNA作为进化的指征 三 系统发育树和三界生物的系统树
一 进化指征的选择
1 根据表型特征分类微生物存在的问题
▲ 微生物的形态特征少，难以把所有微生物放 在同一水平上比较。 ▲ 表型特征在不同类群间进化速度差异很大， 甚至基因相同的个体在不同环境下发育也可能出 现显著的表型差异。
▲ 分类单元分为7个基本的分类等级（阶元）：界、门、纲、 目、科、属、种。
▲ 可以增加亚等级，如亚界、亚门、亚纲……。 ▲ 细菌中，在科和属间可以增加族和亚族等级。 ▲ 亚种以下常用培养物、菌株、居群和型。 ▲ 种以上常使用群、组、系等类群名称。
外，若它与其他种类的细菌具有共同的抗原组分，它 们的抗原和抗体之间就会发生交叉反应。
试 ▲用血清学试验进行分类鉴定——
纯培养物：由单一微生物细胞繁殖产生的细胞群或生长物。
菌株：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物。 是微生物分类和研究工作中最基础的操作实体。
二 细菌分类及伯杰氏手册
对细菌进行全面分类、影响最大的是 《伯杰氏系统细菌学手册》 美国宾夕法尼亚大学细菌学教授伯杰（D.Bergey） 及其同事为细菌的鉴定编写的。1923年问世，至 今已发行第9版。目前是国际上通用的“正式的” 或“官方的”分类。 见书P338-342.
古生菌—真核生物分支 ▲古细菌—真核生物分支进一步分支发展成古生菌和真核生物 ▲古生菌与真核生物属“姊妹群”。
三界学说的建立和发展，其意义在于为进 一步探讨生命起源、进化，进一步认识、 研究和开发微生物资源提出了新的思路。
第二节 细菌的分类
一 分类单元及其等级 二 细菌分类及伯杰氏手册
一 分类单元及其等级
适当的分子序列。
二 rRNA作为进化的指征
▲ 蛋白质、RNA、DNA。 ▲ 最适合揭示生物亲缘关系的是rRNA。 ▲ 16SrRNA是应用更广泛的“分子尺”。
①参与生物蛋白质的合成。 ②适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究。 ③分子量约1540bp，大小适中。含量大便于提取。 ④普遍存在于原核和真核生物（同源分子18SrRNA）。
第三节 微生物分类鉴定的特征和技术
一 形态学和生理生化特征 二 血清学试验与噬菌体分型 三 氨基酸顺序和蛋白质分析 四 核酸的碱基组成和分子杂交 五 微生物鉴定
一 形态学和生理生化特征
1 形态学特征
▲特点：易于观察和比较； 形态学特征具有相对稳定性。
▲分类鉴定的重要依据。 ▲系统发育相关性的一个标志。 ▲常用于微生物分类鉴定的形态学特征
20世纪70年代由美国学者伍斯（Carl Woese）发现， 开始了开拓性研究，并发现了生命的第3种形式—— 古细菌。
操作步骤：
▲ 微生物培养 ▲ 提取纯化rRNA ▲ rRNA序列测定 ▲ 获得各相关微生物序列资料 ▲ 输入计算机进行分析比较
三 系统发育树和三界生物的系统树
系统发育树：用类似树状分支的图型概括各类（种）生 物之间的亲缘关系。简称系统树。（phylogenetic tree) 分子系统树：通过比较生物大分子序列差异的数值构建 的系统树。（molecular phylogenetic tree）
必需从蛋白质、RNA和DNA这些能反映微生物基因组 特征的生物大分子的一级结构特征入手，作为判断微 生物的进化谱系指征。
2 生物大分子的作为进化指征的特点
蛋白质、RNA、DNA序列进化的显著特点是： ▲序列进化的改变量和分子进化的时间成正相关。即
分子计时器。 ▲在两群生物中，如果同一种大分子的序列差异很
无根树：只表示系统发育 关系，不反映进化途径。
有根树：既表示系统发育 关系，又反映起源及进化 方向。
伍斯的全生命系统树（三界生物的系统树） 真细菌 古生菌 真核生物
伍斯的全生命系统树（三界生物的系统树）
▲基于16SrRNA(或18SrRNA)序列比较提出。 ▲有根的系统树。根部的结表示地球上最初出现的生命。 ▲先分成两支：真细菌分支
2 生理生化特征
▲研究微生物酶和调节蛋白质的本质和活性。 ▲比较生理生化特征既是对基因组的间接比较。 ▲常用于微生物分类鉴定的生理生化特征
二 血清学试验与噬菌体分型
▲抗原性物质：细菌细胞和病毒含有的蛋白质、脂蛋白、
脂多糖
血 清 学
▲不同的微生物其抗原物质结构不同，抗原特征不同。 ▲一种细菌的抗原除了能与它自身的抗体起特异性反应
大，表示它们进化距离远。在很早就分支了。 ▲如果两群生物同一来源的大分子的序列相同，说明
它们处在同一进化水平上。
3 生物大分子作为进化指征的选择
必须普遍存在于所研究的各生物类群中。 在各种生物中功能同源的大分子。从鉴定大
分子的功能开始。 选择的大分子序列严格线性排列。为了方便
鉴定大分子序列的同源位置或同源区。 根据所比较的各类生物之间的进化距离选择
第十章 微生物的进化、系统发育 和分类鉴定
地质学、古生物学、地球化学直接或间接证据表明： 地球形成后的约10亿年，开始出现生命：主要是类 似简单杆状细菌的原始生物。不产氧光合细菌的起 源也很早。这些都是厌氧型的。蓝细菌在25亿-30亿 年前出现。蓝细菌的出现，给地球带来了氧气。随 后，出现了真核微生物。
目前，已知的微生物约有15万种。
分类学的目的已不仅仅是对物种的识别和归类，主 要目标是通过分类追溯系统发育，推断进化谱系。
微生物的分类——传统的表型特征分类和分子生物 学的遗传型特征分类。
本章主要内容：
第一节 进化的测量指征 第二节 细菌的分类 第三节 微生物分类鉴定的特征和技术 第四节 微生物的快速鉴定和自动化分析技术
第一节 进化的测量指征
20世纪70年代以前，生物类群间的亲缘关系主要 是根据形态结构、生理生化、行为习性等表型特 征判断，涉及的是高等动植物分类。由于微生物 个体微小，结构简单，缺少有性繁殖过程，加上 化石资料匮乏，无法解决微生物的系统发育问题。 直至20世纪70年代后，分子生物学技术在分类学 上开始应用，微生物系统发育和分类才蓬勃发展 起来，并形成了一系列鉴定体系。
一 进化指征的选择 二 rRNA作为进化的指征 三 系统发育树和三界生物的系统树
一 进化指征的选择
1 根据表型特征分类微生物存在的问题
▲ 微生物的形态特征少，难以把所有微生物放 在同一水平上比较。 ▲ 表型特征在不同类群间进化速度差异很大， 甚至基因相同的个体在不同环境下发育也可能出 现显著的表型差异。