第十二章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定(14级期末总结用)

常用的细菌分类学术语：
4）种或物种（species）：
微生物种的定义 表型种：
具有高度特征相似性的菌株群，这个菌株群与 其他的菌株群有很明显的区别。
Байду номын сангаас基因型种：
基因组DNA杂交同源性在60-70%以上；或者 16S rRNA序列同源性达97%以上的菌株定为一 个种。
二、微生物的命名
（参见P336；P323）
• 命名(nomenclature)：是根据命名法规，给每一个分类群一个
专有的名称。
(分类系统建立过程中的步骤之一)
• 鉴定(identification或determination)：借助于现有的微生物分 类系统，通过特征测定，确定未知的、或新发现的、或未明确 分类地位的微生物所应归属分类群的过程。
类多年，对于常规鉴定和系统信息的获得 非常有用。
分子学特征: Molecular characteristics
分子学特征则是对蛋白质和核酸进行分析， 由于分析的是基因的直接产物或基因本身， 更真实地反映了微生物之间的相互关系，是 非常有效的分类方法。
微生物分类鉴定中的经典方法
• 不同的微生物有不同的重点鉴定指标。
《伯杰氏系统细菌学手册》 (Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology)
（20世纪80年代末期）
伯杰氏手册是目前进行细菌分类、鉴定的最重要依 据，其特点是描述非常详细，包括对细菌各个属种 的特征及进行鉴定所需做的实验的具体方法。

甚至有人称它为细菌分类学的“圣经”。
形态
个体: 细胞形态、大小、排列、运动性、特殊构造和染色反应
群体: 菌落形态, 在半固体或液体培养基中的生长状况 营养要求: 能源、碳源、氮源、生长因子等
生理、生化反应
酶: 产酶种类和反应特征等 代谢产物: 种类、产量、颜色和显色反应等 对药物的敏感性
经典鉴 定指标
生态特性: 生长温度, 与氧、pH、渗透压的关系, 宿主种类, 与宿主关系等 生活史, 有性生殖情况 血清学反应 对噬菌体的敏感性 其他
第四节 微生物的快速鉴定和自动化分析技术
• 包括： 微量多项试验鉴定系统； 快速、自动化微生物检测仪器和设备； 现代分子生物学和免疫学技术； 计算机在微生物学中的应用
本章基本要求
一、名词或术语解释 1、分子系统树(molecular phylogenetic tree) 2、分类(classification) 3、命名(nomenclature) 4、鉴定(identification 5、菌株(strain) 6、物种（微生物）(species) 二、问答题 1、为什么能用生物大分子作为衡量生物进化的标尺？有哪些 选用原则？ 2、为什么16S（18S）rRNA目前被普遍公认为是一把好的生物 谱系分析的“分子尺”？建立16 S r RNA系统发育树的意义何在？ 3、用于微生物鉴定的经典指标有那些？微生物分类鉴定中的 现代方法有那些？
微生物分类鉴定中的现代方法
氨基酸序列和蛋白质分析
DNA的碱基组成[(G+C) mol %] 核酸的分子杂交 核酸分析
DNA-DNA杂交 DNA-rRNA杂交 核酸探针
16S rRNA序列分析 全序列分析 遗传重组 我们应该看到，在某些类群中，由于核酸序列特征与某些重要 的表型特征相矛盾，这将给主要按表型特征进行细菌鉴定带来 新的困难，如何解决这些矛盾，有待进一步研究。
第十二章
微生物的进化、系统发育和分类鉴定
本章 主要内容
第一节 进化的测量指征 第二节 细 菌 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
一、进化指征的选择
第一节 进化的测量指征
2. 作为进化标尺的生物大分子的选择原则
1）该分子广泛分布在所需研究的类群; 2）该分子在每种生物中功能相同; 3）为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求 该分子序列必须能严格线性排列，以便进行进一 步的分析比较； 4）该分子上序列的改变（突变）频率应与进化的测 量尺度相适应。
2）在16S rRNA 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 各类生物亲缘关系的研究；
3）16S rRNA分子量大小适中，便于序列分析；
4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；
5）16S rRNA 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18S rRNA)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。
第三节 细菌分类鉴定的特征和技术
• 鉴定工作步骤：
获得该微生物的纯培养物；
测定一系列必要的鉴定指标； 查找权威性的菌种鉴定手册。
微 生 物 分 类 特 征
传统特征:Classical characteristics 形态、生理、生化、生态、遗传特征、 化学分类特征，这些特征用于微生物分
从广义上讲，分类学涉及三个相互依存又 有区别的组成部分：
分类、命名、鉴定
• 分类(classification)：根据一定的原则（表型特征相似性或系
统发育相关性)）对微生物进行分群归类，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描述，以便查 考和对未被分类的微生物进行鉴定。
（根据现有数据建立系统的过程）
e）为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理 论和研究方法，特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进 行研究。
第二节 细菌分类
分类是认识客观事物的一种基本方法。我们要认识、 研究和利用各种微生物资源也必须对它们进行分类。
微生物分类学(microbial taxonomy：
研究微生物分类理论和技术方法的学科。
大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要 的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速度低。
第一节 进化的测量指征
二、RNA作为进化的指征
在蛋白质、RNA和DNA等生物大分子中，最适合于揭示各类生物 亲缘关系的是rRNA（甚至被人称为“活化石”），尤其是16S rRNA（真核生物其同缘分子是18S rRNA)。16S rRNA被普遍公 认为是一把好的谱系分析的“分子尺”： 1）rRNA具有重要且恒定的生理功能；
第一节 进化的测量指征
三、rRNA和系统发育树
建立16 S r RNA系统发育树的意义
a）使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群； b）提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法；
c）对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据； d）突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制，建立了全 新的分类理论；
(根据现有系统确定未知微生物分类归属的过程)
常用的细菌分类学术语：
2）菌株(strain)：
从自然界中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
双名法(binomial nomenclature) ，由二个拉丁字或希腊 字或拉丁化了的其它文字组成，一般用斜体表示。
属名 在前，一般用拉丁字名词表示，字首字母大写 种名加词 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+ 现名定名人年份
例：大肠埃希氏菌（简称“大肠杆菌”）
Escherichia coli (Migula) Castellani et Chalmers 1919 若所分离的菌株只鉴定到属，而未鉴定到种，可用 sp.来表示， spp. 来表示复数。
例如 Bacillus sp.
Bacillus spp.
三、 伯杰氏手册
第二节 细菌分类
《伯杰氏鉴定细菌学手册》 (Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology)