细菌的分类鉴定及进化地位分析12045109牛天鸣

天津科技大学

《微生物学》结课论文

题目：细菌的分类鉴定及进化地位分析

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学院：生物工程学院

专业：制药工程（生物制药）

姓名：牛天鸣

学号：

指导老师：李玉

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【摘要】

细菌的分类鉴定与细菌的研究和应用有重要的影响。准确地鉴定细菌类别，根据其菌种种类不同，分别针对肠杆菌、阳性球菌、非发酵菌等菌种设计不同药敏板条的抗生素组合，可以指导临床应用用药。目前，细菌分类鉴定方法主要包括表型鉴定法和分子遗传学鉴定法两大类。细菌的进化对于深入认识物种分化、生境适应、毒力进化、耐药性产生芡延等表型进化过程有着重要意义。

关键词：细菌；分类；鉴定；进化。

一、细菌的分类鉴定

目前，细菌分类鉴定的研究已经得到了长足的发展和进步，鉴定依据不再仅局限于形态、生理生化和生态学等表型特征，而是采用不同学科的现代技术和方法从细胞水平、分子水平寻找新的鉴定依据。现在，通常把细菌分类鉴定的方法有4种：传统分类法、2细菌的数值分类和自动化鉴定、化学分类法、分子遗传学分类鉴定法。

1传统分类法

传统分类法又称为经典分类法，是根据微生物的形态特征、培养特征及生理生化特征等表型分类学特征进行分类鉴定的方法[1]。一般传统分类指标常用于初步分类。现今存在于《伯杰氏细菌分类手册》的细菌分类单位名称大都建立在传统分类基础上[2]。由于细菌个体小而简单，仅依据简单的指标不足以区分它们，这就需要增加生理生化特征甚至其他非形态特征来进一步比较和区分。传统分类法中的形态特征常用作分类系统中科以上单元的划分，而形态结构特征结合生理生化特性可以用于科以下单元的分类。随着分子生物学技术的迅猛发展，传统分类方法受到了巨大的冲击，但仍是多相分类学的研究基础。

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传统的分类鉴定方法主要依赖于表型分析、个体形态学观察，主要观察菌落在其适合的培养基上的生长状况: 细菌在固体培养基上的生长形态、大小、颜色是否均匀一致，菌落个体表面及边缘的生长状况; 在液体培养基上的浑浊状况、沉淀状况、液面菌膜状况; 半固体上穿刺接种后，观察细菌生长状态。在鉴别培养基上培养，观察结果是否跟预期结果相同。形态学鉴定辅以生化试验在细菌鉴定中具有重要的意义，生化试验是根据细菌培养过程中不同菌种所产生的新陈代谢产物各异，表现出不同的生长特性[3]。通

过生物化学的方法来检测这些物质的存在与否，从而能够得到细菌的鉴定结果。如糖( 醇) 类代谢试验、氨基酸和蛋白质代谢试验、有机酸盐和胺盐利用试验、呼吸酶类试验、毒性酶类试验等。同样，它也存在一些缺点，例如重现率低、某些技术的不定性、低辨识能力以及相似的表型特征并不等同于相似的或者关系密切的基因型。所以对于许多表型特征难以区别的菌种，通过传统分类鉴定方法就无法准确鉴定到菌种，该方法操作较繁琐，实验周期也较长。

2细菌的数值分类和自动化鉴定

数值分类法又称统计分类法，是一种依据数值分析的原理，借助计算机技术对分类的微生物对象按大量表型性状的相似性程度进行统计、归类的方法。数值分类的原理是由法国植物学家M．Adanson 于1757 年提出来的，而现代数值分类学是从1957 年英国学者P．H．A．Sneath 在研究细菌分类时兴起的。它应用大量已知菌对相关生化试验反应出现的频率得出数据进行分析，优化组合数10项生理生化指标集合成套试剂，根据相似系数大小判断细菌种属间的亲源性。自动化微生物鉴定系统即采用数值分类原理。微生物数值分类鉴定集数学、电子、信息及自动分析技术于一体，具有系统化、标准化、微量化和简易化等优点，采用商品化的鉴定测试卡，将未知菌鉴定到属、种、亚种或生物型，可对不同来源的临床标本进行针对性鉴定，所得结果以数字方式表达，与数据库数据(手册或软件)对比得出鉴定结果。

目前应用较多的自动化鉴定系统主要有:Vitek- AMS (Automated Microbic System)[4]、Biolog、MicroScan、Entero-tube、MIDI、Sensititte、Autosceptor、Crystal等鉴定系统。3化学分类法

按照细菌的化学组成成分指标进行细菌分类研究的学科称为细菌的化学分类学，是由Cummins 和Harris在20 世纪50 年代中期建立起来的[5]通过化学测定，获得细菌基因组和各细菌组分的化学数据，依据得到的化学成分数据在种的水平上对细菌做出精确鉴定。属的分类主要测定各种氨基酸组分。另外，还有全细胞水解液糖型分析、脂肪酸分析、磷酸类脂成分分析、枝菌酸分析、醌类分析和光合色素成分分析等，常使用红外光谱、气相色谱、高效液相色谱和质谱等新技术。

4分子遗传学分类鉴定法

虽然表型特征是细菌遗传特性的表现形式，通过表型分析与比较，可以综合地反映细菌的表型多样性，但终究难以全面反映细菌的全部遗传特征。自20 世纪60 年代开始，分子遗传学和分子生物学技术的迅速发展使细菌分类学进入了分子生物学的时代，

分子分类法主要是根据生物大分子所包含的遗传信息，从分子水平解释了细菌之间的亲缘关系，确定待测细菌的系统发育地位。目前常用的分子分类方法有16S r RNA 基因序列分析、DNA( G + C)mol% 、DNA 分子指纹分析、DNA －DNA 杂交、DNA －RNA杂交及核酸序列分析、r DNA 转录间隔区( ITS) 序列分析等[4-5]。

二、细菌的进化

细菌在完成原始功能基因组的起源进化后(生命起源和物种形成)，基因组的继续进化是导致细菌生境适应、毒力进化、耐药性产生蔓延等表型进化的遗传基础(物种分化与系统发育)。在漫长的进化中，基因组自发和随机地发生着遗传变异。特定环境条件下，自然选择是定向有序的。自然选择压力作用下，仅有那些对细菌生存繁殖有利的遗传变异才能在基因组中稳定遗传下来，并在种群或某一亚群中占据优势，在总体上达到了有序进化[6]。

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经过漫长的进化，不同种细菌基因组分化明显，各具有其独特的结构与功能特征。

显然，细菌基因组的多样性决定了表型多样性。正是因为如此，作为自然界中最古老的生物群体之一，细菌具有高度的生物多样性，不同细菌间在代谢特征、细胞构造、生活方式等表型特征上分化明显(即便在亲缘关系很近的细菌种类甚至同种不同生态型间也是如此)，分别适应于不同的环境。

参考文献

1.刘志恒，姜成林．放线菌现代生物学与生物技术［M］．北京:科学出版社，2004: 1－

84．

2.东秀珠，蔡妙英．常见细菌鉴系统定手册［M］．北京:科学出版社，2001．

3.李福荣，袁德峥，宋淑红．信阳传统发酵腊肉细菌的分离纯化及鉴定［J］．信阳师范

学院学报，2009，22( 4) :590 －592．

4.阎东辉，许淑珍，马纪平，等.VITEK- AMS在临床细菌鉴定中的应用[J].中华实用医学，

2000，(10):9- 10.

5.姜远良．化学分类法在细菌和真菌系统分类中的应用和发展［J］．辽宁师范大学学报

( 自然科学版) ，1995 ( 2) : 152 –155．

6.周冬生，杨瑞馥，细菌比较基因组学和进化基因组学[A] ，徽生物学杂志2003年9月

第23卷第5期%

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