第十章微生物的分类和鉴定-2013-2014(2)

第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征
小结
（2）值得强调的是：由于不少生理生化特征是染色体外遗传因 子编码的、加上影响生理生化特征表达的因素比较复杂，所以 根据生理生化特征来判断亲缘关系进行系统分类时，必须与其 他特征特别是基因型特征综合分析，否则就可能导致错误的结 论。
第一部分 细菌分类鉴定方法
3. 化学分类特征
（2）脂肪酸成分分析
¾ 概念：脂肪酸是由一条长的烃链和一个末端羧基组成的羧 酸。主要存在于细胞膜上，其链长与饱和度因细菌种和生长 温度而异。 ¾ 检测方法：气相色谱技术 ¾ 注意事项：细菌的脂肪酸组成成分及其含量受到许多外在条 件，如培养基的组成、培养温度、培养时间等的影响，所以 在进行脂肪酸含量分析时，注意待检样品在相同的培养条 件、相同的脂肪酸提取条件及相同的色谱条件下进行。
第一部分 细菌分类鉴定方法
3. 化学分类特征
（3）醌类分析
¾ 概念：醌（quinone）是含有共轭环己二烯二酮或环己二烯二亚甲基结构
的一类有机化合物的总称。微生物醌是能量代谢过程的电子传递体，原核生 物的电子传递链位于细胞膜上。
¾ 分类：泛醌（ubiquinone, Q）即辅酶Q 甲基萘醌（menaquinone, MK）,即维生素
异戊二烯侧链
n
n
Q-n
¾ 检测方法：高效液相色谱法（HPLC）
MK-n
第一部分 细菌分类鉴定方法
4. 基因型特征
特点：
与形态及生理生化特性的比较不同， 基因型分析是直接比较不同微生物之间基 因组成的差异，因此结果更加可信。
第一部分 细菌分类鉴定方法
4. 基因型特征
（1）16S rRNA基因序列分析
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征 (1)营养类型 (2)对氮源的利用能力 (3)对碳源的利用能力 (4)对生长因子的需要 对特殊维生素、氨基酸等的依赖性 (5)需氧性 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 (8)对渗透压的适应性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系
Text
Tree of Life
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第一部分 细菌分类鉴定方法
物种的概念
种或物种（species）: 生物分类中的基本分类单元和分类等级。
高等生物中，“生殖隔离”被看作是区分物种的标准---即高等生物的种是一群彼此能够杂交繁殖或具有潜在杂交 繁殖能力的自然群体，这个群体与其他群体在生殖上是隔 离的，即通过繁殖与其它群体分离。 -----适合有性生殖的生物
第一部分 细菌分类鉴定方法
1.Biblioteka Baidu形态特征
最重要是菌落特征：如菌落的形状、大 小、颜色、隆起、表面状况、质地、光 泽、水溶性色素等 .
(1)培养特征 (2)细胞形态 (3)特殊的细胞结构 (4)细胞内含物 (5)染色反应 (6)运动性
第一部分 细菌分类鉴定方法
1. 形态特征
形状 （球形、杆状、弧形、螺旋 形、丝状、分枝及特殊形状） 大小 （其中最重要的是细胞的宽度 或直径） 排列 （单个、成对、成链或其他特 殊排列方式）
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征 (1)营养类型 (2)对氮源的利用能力 (3)对碳源的利用能力 (4)对生长因子的需要 好氧、微好氧、厌氧及兼性厌氧 (5)需氧性 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 (8)对渗透压的适应性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系
3. 化学分类特征
微生物的化学分类学（chemotaxonomy）是按照微生 物的化学组成成分为指标进行分类研究的学科。化学 分类技术检测的是微生物中的某些化学成分而不是其 生物学特性，这些化学物质的含量或结构具有种属特 征或与其分类位置密切相关，能够标志某一类或某种 特定微生物的存在。这些具有分类学意义的化学物质 的存在状态可以作为鉴定微生物的指标。
年份
截至2012年5月8日，在International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology期刊发表并有效命名的细菌包括30 Text 个门，80个纲，116个目，254个科，1813个属和9513个种。
细菌分类表
第一部分 细菌分类鉴定方法
第一部分 细菌分类鉴定方法
原核生物种的概念?
¾细菌种（species）： 种(species)是包括模式菌株在内的一群菌株，它们之间 的DNA-DNA杂交率大于等于70%，且ΔTm小于等于5oC， 表 型 特 征 和 化 学 分 类 特 征 应 与 此 定 义 相 符 （ Wayne et al., 1987, Int J Syst Bacteriol; Vandamme et al., 1996, Microbiol Rev）。 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 一个菌株；用实验方法（如诱变）所获得的某一菌株的变异型， 也可以称为一个新的菌株，以便于原来的菌株相区别。菌株是 微生物分类鉴定和研究工作中最基础的操作实体。 菌株是种内因一个或多个特征差异而细分的亚单位。 细菌学家指定菌种中的某一菌株为模式菌株（type strain）。通 常它就是该种第一个被描述的菌株。
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征 (1)营养类型 (2)对氮源的利用能力 (3)对碳源的利用能力 (4)对生长因子的需要 (5)需氧性 最适、最低及最高生长温度 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 在一定pH条件下的生长能力及生长的pH范围 (8)对渗透压的适应性 对盐浓度的耐受性或嗜盐性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系
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3. 化学分类特征
（1）极性脂（polar lipids）分析
甘油-3-磷酸
长链脂肪酸
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3. 化学分类特征
（1）极性脂（polar lipids）分析
检测方法： •磷脂的提取 •双向薄层层析（TLC）分析 •显色分析
极性脂双向展层顺序示意图
第一部分 细菌分类鉴定方法
¾目前，细菌分类鉴定普遍采用多相分类方法 （Vandamme et al., 1996; Tindall et al., 2010）。 ¾多相分类（polyphasic taxonomy）
形态特征：培养特征、细胞形态、特殊的细胞结构等 生理生化特征：营养类型 、需氧性、对温度的适应性等 化学分类特征：极性脂、脂肪酸、醌类等 基因型特征： 16S rRNA基因序列、 G+C含量、 DNA-DNA杂交、系统发育树等
(1)培养特征 (2)细胞形态 (3)特殊的细胞结构 (4)细胞内含物 (5)染色反应 (6)运动性
第一部分 细菌分类鉴定方法
1. 形态特征
鞭毛（有无鞭毛、着生位置及其数量） 芽孢（有无芽孢、形状、着生位置、孢 囊是否膨大） 孢子（孢子形状、着生位置、数量及排 列） 其他（荚膜、细胞附属物为柄、丝状 物、鞘、蓝细菌的异形胞、静止细胞和 连 销体等） 超微结构（细胞壁、细胞内膜系统、放 线菌孢子表面特征等）
(1)培养特征 (2)细胞形态 (3)特殊的细胞结构 (4)细胞内含物 (5)染色反应 (6)运动性
第一部分 细菌分类鉴定方法
1. 形态特征
(1)培养特征 (2)细胞形态 (3)特殊的细胞结构 (4)细胞内含物 (5)染色反应 (6)运动性
异染颗粒、聚β-羟丁酸等类脂颗粒、 硫粒、气泡、伴孢晶体等
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征
微生物的微型、简便、快速鉴定技术
API 20NE
API 20E
API ZYM
Biolog细菌鉴定系统
API 细菌鉴定系统
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征
小结
（1）生理生化特征是细菌分类鉴定的主要特征： ① 生理生化特征与细菌的酶和调节蛋白质的本质和活性直接 相关； ② 酶和蛋白质都是基因产物； ③ 对细菌生理生化特征的比较也是对细菌基因组的间接比较； ④ 测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多，因此生 理生化特征对于原核生物的系统分类是很有意义的。
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第一部分 细菌分类鉴定方法
细菌物种资源研究
属 种
10000 9000 8000 7000 6000
数量
5000 4000 3000 2000 1000 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征 (1)营养类型 对蛋白质、蛋白胨、氨基酸、含氮无机盐、N2 (2)对氮源的利用能力 等的利用 (3)对碳源的利用能力 (4)对生长因子的需要 (5)需氧性 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 (8)对渗透压的适应性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征 (1)营养类型 (2)对氮源的利用能力 对各种单糖、双糖、多糖以及醇类、有 (3)对碳源的利用能力 机酸等的利用 (4)对生长因子的需要 (5)需氧性 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 (8)对渗透压的适应性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系
16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺”：
① 在细胞中普遍存在； ② rRNA在细胞中含量大（约占细胞中RNA的90%）； ③ rRNA具有重要且恒定的生理功能； ④ 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； ⑤ 16S rRNA分子量大小适中，便于序列分析。
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征 (1)营养类型 以实用为主要目的表型分类中，大 量原核生物的属和种，仅仅根据形 (2)对氮源的利用能力 态学特征是难以区分和鉴别的，所 (3)对碳源的利用能力 以生理生化特征往往是医学上或其 (4)对生长因子的需要 他应用领域中重要细菌分类鉴定的 主要特征。 (5)需氧性 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 (8)对渗透压的适应性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征
光能自养、光能异养、化能自养、化能异养及兼性营养型 (1)营养类型 (2)对氮源的利用能力 (3)对碳源的利用能力 (4)对生长因子的需要 (5)需氧性 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 (8)对渗透压的适应性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系
第一部分 细菌分类鉴定方法
2. 生理生化特征 (1)营养类型 (2)对氮源的利用能力 (3)对碳源的利用能力 (4)对生长因子的需要 (5)需氧性 (6)对温度的适应性 (7)对pH的适应性 (8)对渗透压的适应性 (9)对抗生素及抑菌剂的敏感性 各种特征性代射产物 (10)代谢产物 (11)与宿主的关系 共生、寄生等
第一部分 细菌分类鉴定方法
1. 形态特征
(1)培养特征 (2)细胞形态 (3)特殊的细胞结构 (4)细胞内含物 革兰氏染色、抗酸性染色 (5)染色反应 鞭毛泳动、滑行、螺旋体运动方式 (6)运动性
第一部分 细菌分类鉴定方法
1. 形态特征
小结
（1）形态学特征包括培养特征、细胞形态、是否含有特殊的 细胞结构、细胞内含物以及运动性等。 （2）形态学特征始终被用作细菌分类鉴定的重要依据之一： ① 易于观察和比较，尤其是在具有特殊形态结构的细菌中； ② 许多形态学特征依赖于多基因的表达，具有相对的稳定性； ③ 根据形态学特征分类的方法简单、快速、廉价。
第十章 微生物的分类和鉴定
细菌多相分类学 研究技术
张燕娇
青岛农业大学
主要内容
第一部分 细菌分类鉴定方法 第二部分 细菌分类鉴定技术路线
第一部分 细菌分类鉴定方法
第一部分 细菌分类鉴定方法
分类学
分类学（taxonomy）是研 究生物类群间的异同以阐明生 物间的亲缘关系、进化过程和 发展规律的科学。