微生物的分子进化与分类学
微生物的分类和系统发育
病毒
定义：病毒是一种非细胞微生物， 必须寄生在活细胞中才能复制繁殖。
形态：病毒的形态各异，常见的有 球形、杆形和丝形等。
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分类：病毒可以根据其宿主范围和 基因组类型进行分类，如DNA病毒 和RNA病毒，以及单链和双链病毒。
繁殖方式：病毒通过吸附、侵入、 复制和释放等过程在宿主细胞内繁 殖。
应用：藻类在食品、饲料、医药、化工等领域具有广泛的应用价值
微生物的系统发育
进化树
定义：表示生物进化关系的图形，由共同祖先出发，随着时间发展而分支 进化 作用：揭示生物之间的亲缘关系和进化历程
构建方法：基于基因序列、蛋白质序列等分子生物学数据
应用领域：生物分类学、进化生物学、古生物学等
基因组学
基因组学在微生物系统发育研究中的应用 基因组学在微生物分类中的作用 基因组学在微生物进化研究中的应用 基因组学在微生物生态学研究中的应用
微生物的分类和系统发育
汇报人：XX
微生物的分类 微生物的系统发育
微生物的分类
细菌ห้องสมุดไป่ตู้
定义：细菌是 一种单细胞微 生物，是所有 生物中最原始
的一种
分类依据：根 据细菌的形态、 染色反应、培 养特性等特征
进行分类
常见种类：球 菌、杆菌、螺
旋菌等
生物学意义： 细菌在自然界 中分布广泛， 是地球生态系 统的重要组成 部分，对人类 也有着重要的
真菌
真菌分为酵母菌、霉菌和蘑 菇三大类
真菌属于真核生物，具有细 胞核和细胞器
真菌通过无性繁殖和有性繁 殖的方式进行繁殖
真菌在生态系统中扮演着分 解者、生产者和消费者的角
色
《微生物学》微生物的分类
PART THREE
第三节 微生物分类单元与分类等级
PART THREE 微生物分类单元与分类等级
分类单元（taxa）是指具体的分类群，如细菌域（Bacteira）、放
1 线菌目（Actinomycetales）、红球菌属（Rhodococcus）等就分 别代表一个分类单元。
分类等级，按照域(domain)、界(kingdom)、门(division/phylum)、
PART FIVE 原核微生物的分类
图5-2 BIOLOG GenⅢ鉴定板 （关统伟，2016） a, 实验内容；b，结果判读
PART FIVE 原核微生物的分类
图5-3 BIOLOG鉴定系统操作过程 （关统伟，2016）
PART FIVE 原核微生物的分类
二、 化学分类
细胞脂肪酸 组分测定
全细胞水解 糖组分分析
PART FOUR 微生物的命名
二、 三名法
• 当 某 一 种 微 生 物 是 一 个 亚 种 (subspecies, “subsp”) ， 或 是 一 个 变 种 (variety, “var”，亚种的同义词)时，使用三名法。
• 三名法(trinominal nomenclature)命名的学名原则：
PART FIVE 原核微生物的分类
a.
b.
API Staph细菌鉴定系统
c.
图5-1 API Staph鉴定试条 （关统伟，2016） a. 实验内容；b，操作步骤；c，结果判读
PART FIVE 原核微生物的分类
Biolog全自动微生物鉴定系统
Biolog全自动微生物鉴定系统是美国安普科技中心（ATC US）研发的一套 系统。此系统适用于动、植物检疫，临床和兽医的检验、食品、饮水卫生的 监控，药物生产，环境保护，发酵过程控制，生物工程研究，以及土壤学、 生态学和其它研究工作等。此系统的商品化，开创了细菌鉴定史上新的一页。 特点是自动化、快速（4 ~ 24h）、高效和应用范围广。
微生物的分类和进化
微生物的分类和进化微生物是生物界中最小的生物体，它们通常被认为是对环境影响最大的生物体。
在地球上，微生物是最古老的生物体，其数量远远超过其他生物体。
微生物的分类和进化是微生物学领域的重要内容，了解微生物的分类和进化有助于我们更好地认识这个神奇的生物群体。
微生物的分类微生物根据其固有的形态、生理特征等特性，可以被归为细菌、真菌、病毒、蓝绿藻和原生生物等不同的分类。
其中，细菌和真菌是生命周期完整的单细胞生物，病毒则是非细胞类寄生生物，蓝绿藻则是一种融合植物与细菌双重性质的单细胞生物，原生生物则包括单细胞、异形体和细菌等，这些都是单细胞的生物体。
细菌是一类单细胞、原核生物，它们没有真正的细胞核和膜包裹的细胞器。
细菌可以利用光合作用和化学反应产生能量，其在人类和动物体内发挥着重要作用，例如维持肠道微生物群的平衡、支持土壤生态系统，甚至可以用于制作食品和药物。
真菌是一类单细胞或多细胞、真核生物。
它们具有基本的细胞结构，包括细胞核、膜包裹的细胞器和质壁。
真菌分为菌根菌、根霉菌和担子菌等不同的类型，其在生物循环中发挥着重要作用。
例如，许多真菌是土壤生态系统的重要成分，有些真菌可以分解有机物，促进植物生长。
病毒是一类非细胞类微生物，它们需要寄生于正常细胞才能生存和繁殖，进而导致疾病。
病毒具有简单的复制机制和高度变异的基因组，难以像其他细胞一样遗传。
蓝绿藻是一种原生生物，原本被归为蓝藻门，后来改为蓝细菌门。
它们是一类光合作用的单细胞生物，在水生生态系统中扮演着重要角色。
原生生物是一类单细胞生物，它们具有不同的形态和生理特点，包括放线菌、缓步虫和鞭毛虫等。
其中一些原生生物可以利用光合作用或化学反应产生能量，它们在海洋和土壤生态系统中扮演着重要角色。
微生物的进化微生物作为最古老的生物体，具有丰富多彩的进化历史。
对于细菌和真菌，它们具有较高的进化速度和丰富多彩的进化路径。
细菌和真菌的进化与它们的生存环境密切相关，例如，细菌可以发生基因转移和突变，使它们能够适应不同的环境。
细菌学：第二章 细菌的分类形态和进化
免疫学技术
• 2、酶免疫技术 • 利用抗原、抗体反应高度特异性和酶
促反应高度敏感性，通过肉眼或显微 镜观察及分光光度计测定，达到在细 胞或亚细胞水平上示踪抗原或抗体部 位，及对其进行定量目的。
免疫学技术
• 3、免疫印迹技术
↓ cDNA序列测定
↓ 反推rRNA序列 – 细菌基因组16S rDNA 可以直接以PCR 放大，然后测序
Eubacteria （真细菌界）
Archaebacteria （古细菌界）
Eukarya （真核生物界）
利用16SrRNA建立分子进化树
• 同一菌种的各个细菌，在某些方面仍有一定的差异， 可再分成亚种（subspecies）
☆分类是根据微生物的相似性和亲缘关系，将微生物归入不同的分类类群。 ☆鉴定是确定一个新的分离物属于已经确认的分类单元的过程。
☆命名是根据国际命名法规给微生物分类单元以科学的名称。
5 界 论
6 界 论
8 界 论
三域学说
古古生生菌菌
– 系统分类学Phylogenetic Classification
• 亚种以下的分类等级为型（type），以区别某些特殊 的特征。
• 例如：抗原结构不同而分的血清型（serotype）；对 噬菌体敏感性不同的噬菌体型（phagetype）；对细菌 素敏感性不同的细菌素型（bacteriocin-type），生化 反应和某些生物学性状不同的生物型（biotype）。
4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；
5）16SrRNA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)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第22页
第三节 细 菌 分 类
分类是认识客观事物一个基础方法。咱 们要认识、研究和利用各种微生物资源 也必须对他们进行分类。
分类学内容包括三个相互依存又有区分 组成个别: 分类、命名和判定。
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第23页
第三节 细 菌 分 类
分类（classification）是依据一定标准（表 型特征相同性或系统发育相关性）对微生物 进行分群归类, 依据相同性或相关性水平排 列成系统, 并对各个分类群特征进行描述, 方 便考查和对未被分类微生物进行判定；
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第31页
第三节 细 菌 分 类
三、细菌分类和伯杰氏手册
20世纪60年代以前, 国际上不少细菌 分类学家都曾对细菌进行过全方面分类, 提出过一些在当代有影响细菌分类系统。 但70年代以后, 对细菌进行全方面分类、 影响最大是《伯杰氏手册》。所以该书 当前已成为对细菌进行分类判定主要参 考书。
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第32页
第四节 微生物分类判定特征 和技术
鉴于微生物体形微小、结构较简单等特点, 微 生物分类和判定除了像高等生物那样, 采取传 统形态学、生理学和生态学特征之外, 还必须 寻找新特征作为分类判定依据。
在这方面微生物分类学家比动植物分类学家表 现了更高热情, 他们从不一样层次（细胞、分 子）、用不一样学科（化学、物理学、遗传学、
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第17页
三、rRNA次序和进化
2. 全序列分析法
寡核苷酸编目分析法, 只取得了16SrRNA分子大 约30%序列资料, 加上采取是一个简单相同性计 算方法, 所以其结果有可能出现误差, 应用上受 到一定限制。
微生物的分类及其分类方法
微⽣物的分类及其分类⽅法第三章微⽣物的分类及其分类⽅法本章的核⼼内容是微⽣物的分类单元、微⽣物的命名法则；⽬前国内外最权威的原核微⽣物分类系统；⽤于分离菌株分类鉴定的⽅法和技术；微⽣物菌种的保藏。
微⽣物的分类单元有界、门、纲、⽬、科、属、种；微⽣物的命名依林奈⽒双名法法则进⾏；《伯杰⽒细菌学鉴定⼿册》，《伯杰⽒系统细菌学⼿册》是当今进⾏细菌鉴定的最权威的⼿册；微⽣物分离菌株的分类鉴定有经典分类鉴定法、数值分类鉴定法、化学分类鉴定法、遗传学分类鉴定法， DNA中GC mol%分析、DNA-DNA杂交、DNA-rRNA杂交、16Sr RNA(16S rDNA)寡核苷酸的序列分析，微⽣物系统发育地位分析等不同层次的技术⽅法。
微⽣物菌种的保藏对于研究和发酵⽣产都具有不可忽视的意义。
保藏⽅法可依不同条件选择不同⽅法。
第⼀节微⽣物的分类单元和命名分类是⼈类认识微⽣物，进⽽利⽤和改造微⽣物的⼀种⼿段，微⽣物⼯作者只有在掌握了分类学知识的基础上，才能对纷繁的微⽣物类群有⼀清晰的轮廊，了解其亲缘关系与演化关系，为⼈类开发利⽤微⽣物资源提供依据。
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理清楚的各种分类单元或分类群 (taxon) 的科学，它的具体任务有三，即分类(classification) 、命名 (nomenclature) 和鉴定 (identification) 。
分类指的是根据相似性或亲缘关系，将⼀个有机体放在⼀个单元中。
命名是按照国际命名法规给有机体⼀个科学名称。
鉴定则是确定⼀个新的分离物是否归属于已经命名的分类单元的过程。
因此，概括来说，微⽣物分类学是对各个微⽣物进⾏鉴定，按分类学准则排列成分类系统，并对已确定的分类单元进⾏科学命名的科学。
⼀、微⽣物的分类单元微⽣物的主要分类单位，依次为界 (kingdom) 、门（ phylum 或 division ）、纲(class) 、⽬ (order) 、科 (fami1y) 、属 (genus)、种 (species) 。
微生物的分类
分子分类法
• 在分子水平上对生物个体的信息大分子 DNA、RNA和蛋白质进行研究， 将获得 的遗传信息用于对生物个体的分类鉴定。
• 原核生物中， 目前常用的分子分类法包括 G+C mol%、DNA-DNA杂交、16srRNA序 列分析及DNA指纹图谱等。
( 四 ) 核酸的碱基组成和分子杂交
与形态及生理生化特性的比较不同，对DNA的 碱基组成的比较和进行核酸分子杂交是直接比较不 同微生物之间基因组的差异，因此结果更加可信。
2. 核酸分子杂交： a）DNA-DNA杂交； b）DNA-rRNA杂交； c）rRNA-rRNA杂交；
直接分析比较DNA的碱基排列顺序
------由于技术上的困难目前尚难以普遍地进行； 核酸分子杂交(hybridization)间接比较不同微生物DNA
碱基排列顺序的相似性
3. 16S rDNA
• 最有代表性和最有影响的细菌分类系统 《伯杰氏细菌鉴定手册》
（Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology) 1923年, 1925年, 1930年, 1934年, 1939年, 1948年, 1957年, 1974年分别出版了第一至第 八版，1994年出了第九版 以形态、生理生化、G + C mol%、生态分布等 特征为主
• 中国工业微生物菌种保藏管理中心, China Center of Industrial Culture Collection (CICC) 网址：/
• 中国普通微生物保藏管理中心, China General Microbiological Culture Collection Cente (CGMCC) 网址：/
菌种保藏机构
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。
进化与生物分类学的最新研究成果
进化与生物分类学的最新研究成果生命是一个神奇的存在，它们在亿万年间不断演变和进化，形成各种不同的物种和族群。
而生物分类学则是我们对这些生命进行分类和研究的工具，它为我们提供了解决这些问题的方法。
近年来，生物进化和分类学领域取得了不少重要的成果，这些研究对生命科学的发展具有重要意义。
在本文中，我们将介绍一些进化和分类学领域的最新研究成果，包括新的物种发现、分子进化、共生生物学、多样性研究以及人类进化等方面。
新的物种发现生物多样性是地球上不可缺少的一部分，而每年都有数以千计的新物种被发现。
最新的一项研究表明，新物种的发现速度可能比以前更快，这主要归功于新的科技手段的出现和应用。
例如，高通量基因测序和远程探测器等科技手段都为生物研究带来了新的机会。
随着对新物种的发现，基因组学和形态学等学科之间的联系得以建立，这也为我们提供了更多的信息，以便识别和保护这些新物种。
分子进化分子进化是近年来发展最迅速的生命科学领域之一，它旨在理解基因组和蛋白质的演化以及它们如何推动生物进化。
分子进化主要研究DNA，RNA和蛋白质的相互作用、演化和进化，从而得出这些分子与物种起源、分化和进化等方面的信息。
最新的研究表明，分子进化领域已经取得了重大进展。
例如，众所周知的哺乳动物是由只能生产卵子的雌性个体和只能生产精子的雄性个体组成的，但最新的研究表明，公狗的基因组中包含一些具有卵子特征的基因，这意味着他们可以生产卵子。
这项研究揭示了生命科学中的一个新领域，这也可能会影响社会对性别和生殖的看法。
共生生物学共生生物学是研究不同物种之间相互依存的关系的学科，可以为我们了解生物间复杂的关系提供重要的信息。
近年来，共生生物学成为一个重要的生命科学领域，并且在疾病、食品和环境方面发挥着越来越重要的作用。
最新的研究表明，微生物和它们的宿主之间的关系是一个致命的内战。
例如，我们的肠道内充满了各种微生物，这一生态系统被认为是人类健康的一个重要因素。
微生物的分类知识
4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；
5）16SrRNA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)。因此它微可生物以的作分类为知识测量各类生物进化的工16具。
Eubacteria （真细菌界）
☆分类是根据微生物的相似性和亲缘关系，将微生物归入不同的 分类类群。 ☆鉴定是确定一个新的分离物属于已经确认的分类单元的 过程。
☆命名是根据国际命名法规给微生物分类单元以科学的名
称。
微生物的分类知识
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3、微生物的分类单位
界、门、纲、目、科、属、种
种是最基本的分类单位
每一分类单位之后可有亚门、亚纲、亚目、亚科...
微生物的分类知识
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6.2 核酸的碱基组成和分子杂交
特点： 与形态及生理生化特性的比较不同，对DNA的碱基 组成的比较和进行核酸分子杂交是直接比较不同微 生物之间基因组的差异，因此结果更加可信。
(1) DNA的碱基组成(G+Cmol%)
DNA碱基因组成是各种生物一个稳定的特征，即使个别基因 突变，碱基组成也不会发生明显变化。
微生物的分类知识
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4、微生物的命名
微生物的名字有俗名和学名两种。如： 红色面包霉———粗糙脉孢霉
绿脓杆菌———铜绿假单胞菌
学名—是微生物的科学名称，它是按照有关微生物分类国际委员 会拟定的法则命名的。学名由拉丁词、或拉丁化的外来词组成。 学名的命名有双名法和三名法两种。
①双名法：
学名=属名+种名+（首次定名人）+现定名人+定名年份
金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus Rosenbach 1884
微生物学研究及应用进展
微生物学研究及应用进展近年来，随着科技的不断发展，微生物学的研究和应用范围也在不断拓宽。
微生物是指一类非常小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等，它们被广泛应用于食品、制药、生态环境等领域。
本文将介绍近年来微生物学方面的研究和应用进展。
一、微生物基础研究微生物学的基础研究是微生物学的重要组成部分，其研究目的在于理解微生物的结构、代谢和生存机制等基本特征。
在微生物基础研究方面，近年来的进展主要体现在以下几个方面。
1.微生物的进化与分类微生物的进化与分类是微生物基础研究的重要方向之一。
微生物的进化研究涉及到微生物的遗传、演化和多样性等问题，而微生物的分类则是在进化基础上对微生物进行分类和命名。
近年来，随着分子生物学等技术的不断发展，微生物的进化与分类研究也取得了很大的进展。
2.微生物的生产力和代谢途径微生物是自然界中最古老和最成功的生物之一，有着丰富的代谢途径和良好的生产能力。
微生物的生产力和代谢途径研究不仅有助于深入了解微生物的基本生态特征，还有助于开发微生物的潜在用途。
近年来，微生物的生产力和代谢途径研究得到了飞速发展，为微生物学应用奠定了坚实的基础。
3.微生物的功能基因组学微生物的功能基因组学是近年来微生物学的一个研究热点。
通过利用先进的高通量测序技术，研究人员可以得到微生物生态系统中微生物功能和结构信息的高精度数据，从而更好地理解微生物的性能和生态适应力。
二、微生物在食品加工中的应用微生物在食品加工中的应用是微生物学应用的一大方向。
微生物可以用于生产各种食品，如面包、酸奶、啤酒等。
微生物的应用可以降低成本，同时提高食品的品质和营养价值。
1.面包面包是人们日常生活中不可或缺的食品之一。
微生物在面包加工中起到了非常重要的作用。
在面包制作过程中，面团会通过酵母等微生物的发酵产生二氧化碳，然后面包在烤制过程中膨胀，变得松软。
因此，酵母是面包制作中必不可少的微生物。
通过酵母在面包加工中的应用，可以实现更好的发酵效果和口感改良，同时，酵母也具有美味的风味和营养品质。
第11章微生物的进化、系统发育和分类鉴定
分类(classification)：根据生物特征的相似程度 将其分群归类。
地球上的物种估计大约有150万，其中微生物超过10万种， 而且其数目还在不断增加。
生物分类的二种基本原则：
（参见P313）
a）根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类，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； b）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系，建立反映生物系 统发育的分类系统。
a）在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时，
------------进化距离远，进化过程中很早就分支了。 b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同， ------------处在同一进化水平上。
2. 作为进化标尺的生物大分子的选择原则
1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存在的。
2）在所有物种中该分子的功能是相同的。
上个世纪60-70年代：
（参见P314）
分析和比较生物大分子的结构特征，特别是
蛋白质、RNA和DNA这些反映生物基因组特征
的分子序列，作为判断各类微生物乃至所有 生物进化关系的主要指征。
分子计时器(molecular chronometers) 进化钟(evolutionary clock)
1. 生物大分子作为进化标尺依据 蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著 特点是进化速率相对恒定，也就是说，分子 序列进化的改变量(氨基酸或核苷酸替换数 或替换百分率)与分子进化的时间成正比。
b 进化距离，即任意两个生物RNAs 间非同源序列的比例
（参见P317） 2. 特征序列或序列印记（signature sequence）
通过对r RNA全序列资料的分析比较（特别是采 用计算机）发现的在不同种群水平上的特异的 特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序列位 点上出现的单碱基印记。
生物进化知识：进化树与分类学——从形态学到分子生物学的分类方法
生物进化知识：进化树与分类学——从形态学到分子生物学的分类方法进化树与分类学——从形态学到分子生物学的分类方法一、前言生物分类学是描述和命名生物多样性并将其组织成体系结构的科学。
同时，生物分类学也可以帮助人们理解生物之间的关系、了解它们的进化历史和适应环境的历史，从而有利于人们更好地保护和管理生物多样性。
生物进化是指生物种群通过适应性进化等途径，产生了新的形态、新的物种和新的生态位，是生物演化的重要方面。
随着科学技术的发展，生物分类学也逐步从形态学转向了分子生物学。
本文将围绕进化树与生物分类学展开探讨，介绍分类学从形态学到分子生物学的演化过程，以期对读者有所启发和帮助。
二、分类学的发展1.形态学分类学形态学分类学是一种基于生物形态特征的分类方法，最早发展起来的是植物分类学。
在这种分类系统中，形态特征包括植物的根、茎、叶、花等。
同时，动物分类学也采用了类似的严格的系统。
这种分类方法的优点是它简单易行、便于识别和理解，但缺点是不能反映生物真实的进化历史和进程。
2.进化分类学进化分类学是基于生物进化的理论基础的分类方法。
它可以通过分析不同生物之间的进化关系，建立进化树，从而探讨不同物种和亚种之间的关系。
这种分类方法逐步提出后，逐渐被人们所接受，成为主流分类方法之一。
但是，进化分类学依然需要外部的形态特征等实体证据，以建立起科学的分类标准和规则。
3.分子生物学分类学随着分子生物学的发展，分子生物学分类学也逐渐兴起。
这种分类学方法是基于物种的基因组和蛋白质组特征，通过物种的生物信息学技术比对，分析不同物种之间的关系和亲缘关系，建立起进化树。
分子生物学分类学的优点是它可以更直观和准确地反映生物之间的进化关系，但缺点是如果基因数据不足数量不足，或数据分析方法不够准确，会导致分子进化树的构建不准确。
三、进化树的构建进化树是一种图形结构，用于表示物种之间的进化关系和亲缘关系。
进化树的构建方法主要为两种，即：古生物学的古生态进化树法和分子演化的分子系统进化树法。
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。
微生物及其生物学分类
微生物及其生物学分类作者：宋维叶来源：《湖北教育·科学课》2019年第04期微生物是小学科学生命科学领域的重要内容之一。
小学科学课程标准要求学生“知道蘑菇和木耳是生活中可以直接看到的微生物”，知道“感冒、痢疾是由肉眼难以观察到的微生物引起的”，进而知道“地球上多种多样的微生物与我们的生活密切相关”。
为了落实有关微生物知识的学习目标，大象版小学《科学》在六年级上册布设了第一单元《显微镜下的世界》，通过《发面的秘密》《发霉的馒头》《不一样的感冒》等课，引导学生认识真菌、细菌等微生物，知道真菌是与植物界、动物界并列的一大生物类群，包括酵母菌、霉菌之类的微生物;知道蘑菇和木耳都是大型、高等的多细胞真菌;知道感冒一般分为病毒性感冒和细菌性感冒，它们分别是由病毒和细菌引起的。
在实际教学中，有不少问题困扰着学生甚至教师：为什么像蘑菇和木耳这样肉眼可以直接看到的生物也称为微生物？病毒是微生物吗？感冒、痢疾等常见疾病分别是由什么微生物引起的？微生物是怎样进行分类的？等等。
要想弄明白这些问题，必须先了解一些生物分类学的知识。
什么是生物分类学生物分类学是一门研究生物类群间的异同，阐明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律的科学。
现代生物分类学起源于瑞典生物学家林奈（1707—1778）的分类系统，他将自然界分为没有生命的矿物界和有生命的植物界与动物界，其中固着不动的、自养型的生物被划分为植物界，能够自由行动、异养型的生物被划分为动物界。
根据林奈的两界生物分类法，真菌类和藻类被归入植物界，原生动物类被归入动物界。
在生物的分类层次上，除了“界”之外，林奈还采用了“纲”“目”“属”“种”四个层次。
而后的生物学家又先后增加了“门”和“科”，形成我们现在所熟知的界、门、纲、目、科、属、种分类系统。
在不同层次上被分为同一类的生物群体被称为分类单元，人在不同分类层次上的分类单元如表1所示：为了更细致地进行分类，生物学家们还增加了一些其他分类层次，比如在“科”和“属”之间增加了“族”，在“属”之下增加了“节”“系”等。
微生物的分类和命名法
微生物的分类和命名法微生物是一类非常特殊的生物体，在自然界中广泛存在，对环境生态和人类健康具有重要影响。
微生物的分类和命名法是对其进行科学归纳和命名的方法，以便于研究和交流。
本文将介绍微生物的分类原则和命名规则，以及这些方法在微生物学研究中的应用。
一、微生物的分类原则微生物的分类是基于其形态、生理特征、生态特征和遗传特征等方面进行的。
下面将介绍三个常用的微生物分类方法。
1. 形态分类法形态分类法是根据微生物的形态特征进行分类的方法。
仅限于通过直接观察和测量微生物形态特征的方法，如细胞形态、胞壁结构等。
常见的形态分类方法有鉴定微生物的颜色、大小、形状等。
2. 生理分类法生理分类法是以微生物的生理过程和生物化学代谢为基础进行分类的方法。
根据微生物对环境中有机物的利用方式、产生特定产品的能力、对气体需求等特征进行分类。
例如，将细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，根据其细胞的染色结果和细胞壁结构。
3. 分子生物学分类法分子生物学分类法是通过研究微生物的基因组、核酸序列、拷贝数和基因型等遗传特征进行分类的方法。
这种分类方法可以更准确地判断微生物的亲缘关系。
常用的分子生物学分类方法有基因测序、DNA指纹图谱等。
二、微生物的命名法微生物的命名法是对微生物进行分类命名的规则，包括属名和种名的命名规则。
下面将介绍微生物的命名法的基本原则和命名规则。
1. 命名法的基本原则微生物的命名法遵循国际野生菌学和细菌学委员会（International Code of Nomenclature for Algae, Fungi, and Plants）制定的规则。
该委员会根据科学共识和实际需要，制定了一系列命名法的基本原则，以确保微生物的命名规范和稳定。
2. 种名的命名规则微生物的种名是由属名和种加词（trivial epithet）组成。
种加词是用来描述微生物特征的词汇，通常用拉丁文或其它国际科学语言表示。
种名应尽量与已有的命名规则保持一致，既要具有描述特征的准确性，又要易于记忆和使用。
微生物的分类
一、进化指征的选择
②选择在各种生物中功能同源的大分子。 催化不同反应的酶的氨基酸序列或者具有 不同功能核酸的核苷酸序列不能进行比较， 因为功能不相关的分子也意味着进化过程 中来源不同，对这一类不相关分子进行比 较也不期望他们会表现出序列的相似性。
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。
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。
一、进化指征的选择
20世纪70年代以后研究为生物的 系统发育，主要是分析和比较生物大分子 的结构特征，特别是蛋白质、RNA和DNA 这些反映生物基因组特征的分子序列，作 为判断各类微生物乃至所有生物进化关系 的主要特征。
一、进化指征的选择
为了准确确定各种生物之间的进化关系， 还必须挑选恰当的大分子来进行序列研究。 在挑选大分子时应注意以下几点：
API系统已为国内外微生物学家所公认，并为许多实验室 普遍选用，适用于API系统鉴定的细菌有700多种，由于具 有自动、快速、高效的特点，可广泛应用于医药、临床、 兽医、食品、水质测定、环境保护、药物生产、发酵、生 物工程、动植物检疫、 生态学和土壤学等 研究，特别适合于 快速、大量的菌株 鉴定。
高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内的其他物种有着明 显差异的一大群菌株的总称。在微生物中，一个种只能用该 种内的一个典型菌株当作它的具体代表，此菌株维该种的模 式种。
分子进化和分类学的研究
分子进化和分类学的研究在生物学领域,分子进化和分类学是两个极为重要的研究方向。
分子进化主要研究的是生物的遗传变异和演化过程,从而揭示不同物种之间的进化关系；而分类学则是运用各种特征对生物进行分类和命名。
在过去几十年里,分子进化和分类学的研究取得了长足的进展,使得我们能够更好地理解自然界中生物多样性的形成和演化。
1. 分子进化的基础概念分子进化从根本上来说是遗传变异和演化过程的研究。
在这个过程中,生物的遗传物质即DNA分子发生了不同程度的变化,包括替换、插入、缺失等多种类型的变异。
这些变异的积累会导致不同物种之间的差异不断增加,从而形成不同种类的生物。
分子进化研究的重点就在于如何利用DNA序列的差异来揭示不同物种之间的演化关系。
2. 分子进化的研究方法分子进化的研究方法通常包括DNA测序、比对和分析等几个方面。
其中DNA测序是非常重要的一环,目前已经可以利用高通量测序技术对大量的DNA序列进行测序。
比对则是指将多个物种的DNA序列进行比对,以便找出共有的序列或者差异部分。
分析的过程主要分为构建进化树和计算进化距离两个方面。
构建进化树可以帮助我们理解不同物种之间的演化关系,而计算进化距离可以帮助我们估计不同物种之间的分支时间。
3. 分类学的基础概念分类学是对生物进行分类和命名的学科,是生物分类系统的基础。
在分类学中,生物可以根据不同特征进行分类,例如形态、生态、分子等。
生物进化的演化关系是分类学的研究对象,各个物种的分类地位和归属情况则是分类学的主要研究内容。
4. 分子进化在分类学中的应用分子进化的研究结果对分类学的发展有着深远的影响。
利用分子进化的理论和技术,分类学在物种分类和归属方面可以得到更加准确的结果。
特别是在一些难以进行形态鉴定的物种中,分子进化技术的应用尤为重要。
例如在昆虫、微生物等领域,分子进化技术被广泛应用。
5. 分子进化和分类学的发展前景分子进化和分类学的研究不断推动着我们对生物多样性的认知。
微生物的多样性与进化研究
微生物的多样性与进化研究微生物是指那些只有用显微镜才能看到的微小生物，它们不仅存在于我们身体内部还存在于环境中。
微生物的种类繁多，包括细菌、真菌、原生生物、病毒等等。
微生物的多样性及其进化研究是生命科学研究中非常重要的领域之一。
一、微生物的多样性微生物是地球上最古老、最普遍和最多样化的生命形式之一，它们就像地球上的眼睛，记录着生命和环境的变化历史。
微生物的多样性是指微生物种群的物种数、物种间的遗传多样性以及它们在自然环境中的分布情况。
1.微生物的种类微生物种类繁多，包括原核生物和真核生物，其中原核生物是指没有细胞核的生物，包括细菌和古菌；真核生物是指有细胞核的生物，包括真菌、原生生物和动植物中的微生物等。
2.微生物的分布情况微生物的分布非常广泛，几乎存在于地球上的每一个角落。
它们可以在各种环境中生存，在高温、低温、酸碱或盐度高的环境中都有微生物存在。
例如，有些细菌可以在沸水中生存，而一些古菌可以在硫酸中生存。
3.微生物的遗传多样性微生物的遗传多样性比其他生物要高得多。
由于微生物短的生命周期和快速的繁殖速度，它们更容易出现遗传变异。
微生物的亲缘关系可以根据它们的基因组序列相似性进行分类。
通过对微生物的基因组序列进行分析，可以评估微生物的物种多样性及其早期演化历史。
二、微生物的进化研究微生物的进化研究包括微生物在演化历史中的位置、微生物的分子进化及其对环境的响应等方面。
微生物的进化研究有助于我们了解微生物在生命演化历史中扮演的角色，以及它们对我们当前生态系统的影响。
1.微生物在演化历史中的位置微生物是地球上第一种有机生命形式。
大约在40亿年前，地球表面水的存在成为有机生命的催化剂，微生物开始生存并繁殖。
微生物在地球的演化历史中起着不可替代的作用，它们可以利用不同的碳源、产生氧化还原反应和传递能量。
微生物在地球的演化历史中是生命演化的间接证据，通过微生物的遗传特征可以重建生命的演化。
2.微生物的分子进化微生物分子进化的研究主要包括分子多态性、分子系统学和生态学等方面。
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6.1 rRNA序列分析与生物三域理论
1.rRNA分类原则与方法
（1）原核微生物：23SrRNA(2904bp) 16SrRNA(1542bp) 5SrRNA(120bp) （2）真核微生物：25SSrRNA 18SrRNA 5.8SrRNA 5SrRNA （3）rRNA特点：广泛性；遗传特性；保守性； 易提取测序。 （4）分类方法：酶切和测序
6.4 细菌的分类系统
1.伯杰氏分类系统（第九版） 2.原核生物分类系统
6.5真核分类系统概要
1.真菌的分类原则和依据 形态学位主、生理生化和生态学为辅的原则。 （1）丝状真菌的分类 根据：孢子产生的方式和孢子本身的特点。 A：形态形状 B:生理 C:生化 D:生态 （2）酵母的分类依据
2、生物三域理论
（1）原始五界系统 （2）三域系统：细菌域、古细菌域、真 核生物域（Wose 建立在rRNA的研究之 上）。 缺点:无非细胞形态生物
6.2 基因机构的进化
包括：启动子区域的进化、编码区的进 化、非编码区的进化、内含子的进化等
6.3 分类学与命名法则
1.分类单位：界、门、纲、目、科、属、种-真菌门：四个亚门 （1）鞭毛菌亚门（2）接合菌亚门（3） 子囊菌亚门（4）担子菌亚门（5）半知 菌亚门。
3.细菌经典分类方法： （1）个体细胞形态、大小、染色 （2）群体形态 （3）生理生化特点 （4）生态特点
4.细菌数值分类方法 （1）特征的地位等同，数理统计求相似 性。相似度≥80%属于同种。
5.分子分类法 （1）G+C百分含量 （2）核酸杂交 （3）16SrRNA
DNA同源性≥70%可定为同一个种。
(G+C)%≤10-12%,16SrRNA同源性≥95% 归为同一个属。
2.微生物的命名规则 林奈氏双命名法：属名+种名（拉丁） Bacillus stubtilis var.niger Saccharomyces cervisiae Hansen