微生物的分类与鉴定
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过去根据形态学特征曾认为微球菌属(Micrococcus)和葡萄球菌属
(Staphylococcus)是关系很近的两个属,因而长期放在一个科内,
由于G+C含量的差异(分别为30~38%和64~75%)表明它们亲缘关 系相当远,现在根据16SrRNA序列资料已进行新的调整。
三、核酸的碱基组成和分子杂交
1957年第七版
1974年第八版
1934年第四版
1939年第五版
1994年第九版
23
由于G+C mol%测定,核酸杂交和16S rRNA 寡核苷酸序列测定等新技术引入,使原核微 生物分类从表型、实用性鉴定指标为主进入 遗传型的系统分类,
因此1980年起开始编《伯杰氏系统细菌学手 册》简称《系统手册》
生物分类学是对各类生物进行鉴定、分群归类,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
学科。
其目的是探索生物的系统发育及其进化历史,揭示生物的多 样性及其亲缘关系,并以此为基础建立多层次的、能反映生 物界亲缘关系和进化发展的“自然分类系统”。
有利于人们认识生物,了解各个生物类群之间的亲缘关系, 从而掌握生物的生存和发展规律,为更广泛、更有效地保护 和利用自然界丰富的生物资源提供方便。
生理学特征、
生态学特征
从不同层次(细胞的、分子的),用不同学科(化学、物理学、遗传 学、免疫学、分子生物学等)的技术方法来研究和比较不同微生 物的细胞、细胞组分或代谢产物,从中发现的反映微生物类群特征 的资料。
在现代微生物分类中,任何能稳定地反映微生物种类特征的资料, 都有分类学意义,都可以作为分类鉴定的依据。
将真菌归在菌物界,包括:粘菌门和真菌门。
27
真菌分类系统
28
真菌分类系统
29
30
待鉴定的微生物必须是纯种微生物,在鉴定前,
需将菌株纯化,获得纯培养物 pure culture。
选取权威鉴定手册。 选择适当鉴定方法,确定主要测试项目。
31
第二节 微生物分类鉴定-鉴定方法
生物分类的传统指标 形态学特征、
通常指属以下几个比较近似的集合。
选取特征最为明显的典型菌株,再把和它
近似的菌株放在一起归为一个类群。
有时类群可用来表示两种微生物和介于这 两种微生物之间的中间类型。
二 微生物的命名
命名:给予菌种一个科学名称。 菌种的学名 scientific name:是按照《国际细菌
命名法规》命名的国际学术界公认,并通用的
科(Family) (Familia)
属(Genus) (Genus)
种(Species) (Species)
微生物的分类单位
每一分类单位之后可有亚门、亚纲、亚目、
亚科.....
归并派和细分派
词尾:门:-phyta,纲:-mycetes,目:-ales,
科:-aceae,亚目:-ineae,亚科:-oideae。
有许多不同类型的抗原。
生态特征:与其他生物的关系、自然界的分布、致 病性等
一、形态学特征 细胞形态及其染色特性、 运动性、 培养特征、 特殊的细胞结构 等等。 微生物分类和鉴定的重要依据之一: a)易于观察和比较,尤其是真核微生物和具有特殊 形态结构的细菌;
b)许多形态学特征依赖于多基因的表达,具有相对 的稳定性;
分子的超变区之间空间结构的互补性确定的。
39
6 对噬菌体的敏感性
40
遗传分类法
细胞组分分析 红外光谱技术 数值分类法
在现代微生物分类中,任何能稳定地反映微生物种类特征的资料, 都有分类学意义,都可以作为分类鉴定的依据。
41
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。 分类学上,用G+C占全部碱基的克分子百分数(G+Cmol%) 来表示各类生物的DNA碱基因组成特征。
伯杰氏手册
《伯杰氏鉴定细菌学手册》 (Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology)
美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰(D.Bergey)(1860-1937)
《伯杰氏鉴定细菌学手册》
1923年第一版 1948年第六版
1925年第二版
1930年第三版
形态和生理生化特征是最常用 的细菌分类、鉴定指标
微生物与其他生物之间的关系。 寄生?共生? 寄主范围 致病性 自然界的分布情况
抗原抗体的高敏感度特异性反应;
用已知菌株制成抗血清,然后根据它们是否与
待鉴定的对象发生特异性的血清学反应来鉴定
未知的菌株。
抗原抗体反应的特异性是由抗原决定簇和抗体
每个具有显著区分的微生物,称之为“种”。 每一个种一个学名,又两个拉丁词组成。
属名在前,一般用拉丁字名词表示,字首字母大写,
名词,表示该属的主要特征。
种名在后,常用拉丁文形容词表示,全部小写,表示 该属的次要特征。
通常种名后还跟命名人的姓名及命名时间。
19
二、微生物的命名
若所分离的菌株只鉴定到属,而未鉴定到种,
古生菌界包括2门,5组,8纲,11目,17科和63属,共208 个种
细菌界包括16门,26组,27纲,62目,163科和814属,共
4727个种
故整个原核生物界包括4935种
26
二、Ainsworth等人的真菌分类系统纲要
目前被认同的真菌分类系统是Ainsworth第 七版(1983年)的分类系统。
可用sp.或spp.来表示,
例如 Bacillus sp. 一株芽孢杆菌(单数)
Bacillus spp. 若干芽孢杆菌(复数)
二、微生物的命名
由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操作的统一标准, 为了减少因采用不同标准界定分类单元所造成的混乱, 细菌系统分类也像其他生物分类一样采用“模式概念” 种和亚种指定模式菌株(type strain); 亚属和属指定模式种(type species); 属以上至目级分类单元指定模式属(type genus); 模式菌株应送交菌种保藏机构保藏,以便备查考和索取。
分离到的纯种微生物,除了大多数指标符合典型种的特征,还存 在某个显然不同的特征,而且此特征稳定遗传。
生物分类学上种以下的分类单位。但其基本特征仍未超脱原种范 围的一群个体。
种内某一个体可能由于突变而发生变异,在自然选择和人工选择
下,这种变异会在种内不断扩散,最后形成某些遗传性不同于原
种的一个群体。
形态特征:大小,排列,分化,结构,染色等
培养特征:营养要求,生长的物理环境(酸碱 度,温湿度),
菌落,菌苔,液体 培养特征。
代谢特征:微生物生命活动的方式。如:I.M.Vit 化学组成特征:细胞主要特征性化学成分的鉴定 如:细胞壁 成分、细胞内含物
抗原特征:抗原成为化学组成的一个特殊方面,微 生 物具
24
《伯杰氏系统细菌学手册》1984-1989(第一版)
1986年第一卷 :一般医学上或工业的重要的革兰
氏阴性菌
1988年第二卷:除了放线菌之外的革兰氏阳性菌
1989年第三卷:古细菌、蓝细菌和第一卷以外的
其余的G-菌
1989年第四卷:放线菌
25
原核生物分为古生菌界和细菌界,相当于Woese的细菌域 和古生菌域
但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它们之间具有近的亲 缘关系。
80年代以前螺菌属(Spirillum)不同种的G+C含量范围宽达38~66%,
后来“伯杰氏手册”(1984)结合其他特征已将其分成三个属:螺菌属
海洋螺菌属(Oceanospirillum)和水螺菌属(Aquaspirillum)
它们G+C含量分别为38%、42~51%和49~66%;
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
1)每个生物种都有特定的GC%范围,因此后者可以作为分类鉴定
的指标。细菌的GC%范围为25--75%,变化范围最大,因此更适合
于细菌的分类鉴定。
2)GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌作出鉴定,并可检验表型 特征分类的合理性,从分子水平上判断物种的亲缘关系。
3)使用原则:
每一种生物都有一定的碱基组成,亲缘关系近的生物, 它们应该具有相似的G+C含量,若不同生物之间G+C含 量差别大表明它们关系远。
变种仍能和原种进行基因交流。
变种和亚种没有本质差别,有时常混用。
Leabharlann Baidu
指某一明显而稳定的特征与模式种不同的种,有时称 小种。
在微生物学中,通常把实验室所获得的变异菌株称之
为亚种。 如:E.coli k12模式种(野生型)是不需要特殊aa的, 而实验室变异后,可从k12获 得某aa的缺陷型,此即 称为E.coli k12的亚种或小种。
鉴定(identification或determination):对某个未知微生物,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。
一、分类单元及其等级
界 (Kingdom) (Regnum) 门 (Phylum) (Phylum) 纲(Class) (Classis) 目(Order) (Ordo)
微生物的命名法
同种微生物彼此之间的区别不如变种 显著,一般表现在菌体的化学组分上。
如:结核杆菌人型、牛型和禽型。
在微生物学的研究中运用最为广泛。
又称品系,指一种微生物的不同来源的纯培养物。
从自然界中分离到的每一个纯培养物都可以称为
一个菌株或品系。
自然界“种”应是有限的,菌株是无限的。
二、生理生化特征
与微生物的酶和调节蛋白质的本质和活性直接相关; 酶及蛋白质都是基因产物;
对微生物生理生化特征的比较也是对微生物基因组的间接比较
测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多;
营养类型; 与氧的关系;
对温度的适应性;
对渗透压的适应性;对pH的适应性; 代谢产物等
二、生理生化特征
在以实用为主要目的表型分类中,生理生化特征往往是细菌分类鉴 定的主要特征。肠道菌科细菌属和种的分类鉴定就是如此。
13
菌株的特性
菌株实为一个物种内遗传多态性的客观反映,其数目无限;
强调的是遗传型纯的谱系;
菌株与克隆的意义相同;
不同菌株间,不作为鉴定用的小性状不同;
遗传性型的标志,变异后为新菌株; 菌种后应标以菌株名称; 名称可随意定.
14
美国典型微生物菌种保藏中心(ATCC) 美国农业研究菌种保藏中心(NRRL) 德国微生物菌种保藏中心(DSMZ) 荷兰微生物菌种保藏中心(CBS) 英国微生物菌种保藏中心(NCTC) 中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)
7
种是最基本的分类单位 种是一个基本分类单位,是一大群表型特 征高度相似、亲缘关系极其接近,与同属内其 他种有明显差别的菌株的总称。
种 species
种 species 是最基本的分类单位。
客观存在,相对稳定。
来自共同祖先,有着相近的亲缘关系。
形态、生理特征上表现十分相似。
存在差异和变异。 变异发展到一定程度,即形成新种或变种。
名称。
俗名:不同国家和地区的习惯名称。
二、微生物的命名
双名法,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
双名法系统的价值体现在它的简便性和广泛性,
同样的名称在所有语言中通用,避免了翻译的困难;
任何的一个物种都可以明确无误的由两个单词确定; 本系统已经在植物学(始于 1753),动物学(始于 1758) 和 细 菌学(始于 1980)中广泛应用。
分类(classification):根据系统发育的亲缘关系和生物学性状对 微生物进行分群归类,并对各个分类群的特征进行描述,根据
相似性或相关性水平分门别类地排成一个系统,以便查考和对
未被分类的微生物进行鉴定; 命名(nomenclature):是根据命名法规,给每一个分类群一个 专有的名称;如果是新种,则给以新的名称,补充到检索表 中去。
第一节 微生物分类与命名
第二节 微生物鉴定
分类与鉴定
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。 生物分类学研究生物类群间的异同以及异同程度,阐 明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律。 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
(Staphylococcus)是关系很近的两个属,因而长期放在一个科内,
由于G+C含量的差异(分别为30~38%和64~75%)表明它们亲缘关 系相当远,现在根据16SrRNA序列资料已进行新的调整。
三、核酸的碱基组成和分子杂交
1957年第七版
1974年第八版
1934年第四版
1939年第五版
1994年第九版
23
由于G+C mol%测定,核酸杂交和16S rRNA 寡核苷酸序列测定等新技术引入,使原核微 生物分类从表型、实用性鉴定指标为主进入 遗传型的系统分类,
因此1980年起开始编《伯杰氏系统细菌学手 册》简称《系统手册》
生物分类学是对各类生物进行鉴定、分群归类,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
学科。
其目的是探索生物的系统发育及其进化历史,揭示生物的多 样性及其亲缘关系,并以此为基础建立多层次的、能反映生 物界亲缘关系和进化发展的“自然分类系统”。
有利于人们认识生物,了解各个生物类群之间的亲缘关系, 从而掌握生物的生存和发展规律,为更广泛、更有效地保护 和利用自然界丰富的生物资源提供方便。
生理学特征、
生态学特征
从不同层次(细胞的、分子的),用不同学科(化学、物理学、遗传 学、免疫学、分子生物学等)的技术方法来研究和比较不同微生 物的细胞、细胞组分或代谢产物,从中发现的反映微生物类群特征 的资料。
在现代微生物分类中,任何能稳定地反映微生物种类特征的资料, 都有分类学意义,都可以作为分类鉴定的依据。
将真菌归在菌物界,包括:粘菌门和真菌门。
27
真菌分类系统
28
真菌分类系统
29
30
待鉴定的微生物必须是纯种微生物,在鉴定前,
需将菌株纯化,获得纯培养物 pure culture。
选取权威鉴定手册。 选择适当鉴定方法,确定主要测试项目。
31
第二节 微生物分类鉴定-鉴定方法
生物分类的传统指标 形态学特征、
通常指属以下几个比较近似的集合。
选取特征最为明显的典型菌株,再把和它
近似的菌株放在一起归为一个类群。
有时类群可用来表示两种微生物和介于这 两种微生物之间的中间类型。
二 微生物的命名
命名:给予菌种一个科学名称。 菌种的学名 scientific name:是按照《国际细菌
命名法规》命名的国际学术界公认,并通用的
科(Family) (Familia)
属(Genus) (Genus)
种(Species) (Species)
微生物的分类单位
每一分类单位之后可有亚门、亚纲、亚目、
亚科.....
归并派和细分派
词尾:门:-phyta,纲:-mycetes,目:-ales,
科:-aceae,亚目:-ineae,亚科:-oideae。
有许多不同类型的抗原。
生态特征:与其他生物的关系、自然界的分布、致 病性等
一、形态学特征 细胞形态及其染色特性、 运动性、 培养特征、 特殊的细胞结构 等等。 微生物分类和鉴定的重要依据之一: a)易于观察和比较,尤其是真核微生物和具有特殊 形态结构的细菌;
b)许多形态学特征依赖于多基因的表达,具有相对 的稳定性;
分子的超变区之间空间结构的互补性确定的。
39
6 对噬菌体的敏感性
40
遗传分类法
细胞组分分析 红外光谱技术 数值分类法
在现代微生物分类中,任何能稳定地反映微生物种类特征的资料, 都有分类学意义,都可以作为分类鉴定的依据。
41
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。 分类学上,用G+C占全部碱基的克分子百分数(G+Cmol%) 来表示各类生物的DNA碱基因组成特征。
伯杰氏手册
《伯杰氏鉴定细菌学手册》 (Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology)
美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰(D.Bergey)(1860-1937)
《伯杰氏鉴定细菌学手册》
1923年第一版 1948年第六版
1925年第二版
1930年第三版
形态和生理生化特征是最常用 的细菌分类、鉴定指标
微生物与其他生物之间的关系。 寄生?共生? 寄主范围 致病性 自然界的分布情况
抗原抗体的高敏感度特异性反应;
用已知菌株制成抗血清,然后根据它们是否与
待鉴定的对象发生特异性的血清学反应来鉴定
未知的菌株。
抗原抗体反应的特异性是由抗原决定簇和抗体
每个具有显著区分的微生物,称之为“种”。 每一个种一个学名,又两个拉丁词组成。
属名在前,一般用拉丁字名词表示,字首字母大写,
名词,表示该属的主要特征。
种名在后,常用拉丁文形容词表示,全部小写,表示 该属的次要特征。
通常种名后还跟命名人的姓名及命名时间。
19
二、微生物的命名
若所分离的菌株只鉴定到属,而未鉴定到种,
古生菌界包括2门,5组,8纲,11目,17科和63属,共208 个种
细菌界包括16门,26组,27纲,62目,163科和814属,共
4727个种
故整个原核生物界包括4935种
26
二、Ainsworth等人的真菌分类系统纲要
目前被认同的真菌分类系统是Ainsworth第 七版(1983年)的分类系统。
可用sp.或spp.来表示,
例如 Bacillus sp. 一株芽孢杆菌(单数)
Bacillus spp. 若干芽孢杆菌(复数)
二、微生物的命名
由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操作的统一标准, 为了减少因采用不同标准界定分类单元所造成的混乱, 细菌系统分类也像其他生物分类一样采用“模式概念” 种和亚种指定模式菌株(type strain); 亚属和属指定模式种(type species); 属以上至目级分类单元指定模式属(type genus); 模式菌株应送交菌种保藏机构保藏,以便备查考和索取。
分离到的纯种微生物,除了大多数指标符合典型种的特征,还存 在某个显然不同的特征,而且此特征稳定遗传。
生物分类学上种以下的分类单位。但其基本特征仍未超脱原种范 围的一群个体。
种内某一个体可能由于突变而发生变异,在自然选择和人工选择
下,这种变异会在种内不断扩散,最后形成某些遗传性不同于原
种的一个群体。
形态特征:大小,排列,分化,结构,染色等
培养特征:营养要求,生长的物理环境(酸碱 度,温湿度),
菌落,菌苔,液体 培养特征。
代谢特征:微生物生命活动的方式。如:I.M.Vit 化学组成特征:细胞主要特征性化学成分的鉴定 如:细胞壁 成分、细胞内含物
抗原特征:抗原成为化学组成的一个特殊方面,微 生 物具
24
《伯杰氏系统细菌学手册》1984-1989(第一版)
1986年第一卷 :一般医学上或工业的重要的革兰
氏阴性菌
1988年第二卷:除了放线菌之外的革兰氏阳性菌
1989年第三卷:古细菌、蓝细菌和第一卷以外的
其余的G-菌
1989年第四卷:放线菌
25
原核生物分为古生菌界和细菌界,相当于Woese的细菌域 和古生菌域
但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它们之间具有近的亲 缘关系。
80年代以前螺菌属(Spirillum)不同种的G+C含量范围宽达38~66%,
后来“伯杰氏手册”(1984)结合其他特征已将其分成三个属:螺菌属
海洋螺菌属(Oceanospirillum)和水螺菌属(Aquaspirillum)
它们G+C含量分别为38%、42~51%和49~66%;
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
1)每个生物种都有特定的GC%范围,因此后者可以作为分类鉴定
的指标。细菌的GC%范围为25--75%,变化范围最大,因此更适合
于细菌的分类鉴定。
2)GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌作出鉴定,并可检验表型 特征分类的合理性,从分子水平上判断物种的亲缘关系。
3)使用原则:
每一种生物都有一定的碱基组成,亲缘关系近的生物, 它们应该具有相似的G+C含量,若不同生物之间G+C含 量差别大表明它们关系远。
变种仍能和原种进行基因交流。
变种和亚种没有本质差别,有时常混用。
Leabharlann Baidu
指某一明显而稳定的特征与模式种不同的种,有时称 小种。
在微生物学中,通常把实验室所获得的变异菌株称之
为亚种。 如:E.coli k12模式种(野生型)是不需要特殊aa的, 而实验室变异后,可从k12获 得某aa的缺陷型,此即 称为E.coli k12的亚种或小种。
鉴定(identification或determination):对某个未知微生物,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。
一、分类单元及其等级
界 (Kingdom) (Regnum) 门 (Phylum) (Phylum) 纲(Class) (Classis) 目(Order) (Ordo)
微生物的命名法
同种微生物彼此之间的区别不如变种 显著,一般表现在菌体的化学组分上。
如:结核杆菌人型、牛型和禽型。
在微生物学的研究中运用最为广泛。
又称品系,指一种微生物的不同来源的纯培养物。
从自然界中分离到的每一个纯培养物都可以称为
一个菌株或品系。
自然界“种”应是有限的,菌株是无限的。
二、生理生化特征
与微生物的酶和调节蛋白质的本质和活性直接相关; 酶及蛋白质都是基因产物;
对微生物生理生化特征的比较也是对微生物基因组的间接比较
测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多;
营养类型; 与氧的关系;
对温度的适应性;
对渗透压的适应性;对pH的适应性; 代谢产物等
二、生理生化特征
在以实用为主要目的表型分类中,生理生化特征往往是细菌分类鉴 定的主要特征。肠道菌科细菌属和种的分类鉴定就是如此。
13
菌株的特性
菌株实为一个物种内遗传多态性的客观反映,其数目无限;
强调的是遗传型纯的谱系;
菌株与克隆的意义相同;
不同菌株间,不作为鉴定用的小性状不同;
遗传性型的标志,变异后为新菌株; 菌种后应标以菌株名称; 名称可随意定.
14
美国典型微生物菌种保藏中心(ATCC) 美国农业研究菌种保藏中心(NRRL) 德国微生物菌种保藏中心(DSMZ) 荷兰微生物菌种保藏中心(CBS) 英国微生物菌种保藏中心(NCTC) 中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)
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种是最基本的分类单位 种是一个基本分类单位,是一大群表型特 征高度相似、亲缘关系极其接近,与同属内其 他种有明显差别的菌株的总称。
种 species
种 species 是最基本的分类单位。
客观存在,相对稳定。
来自共同祖先,有着相近的亲缘关系。
形态、生理特征上表现十分相似。
存在差异和变异。 变异发展到一定程度,即形成新种或变种。
名称。
俗名:不同国家和地区的习惯名称。
二、微生物的命名
双名法,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
双名法系统的价值体现在它的简便性和广泛性,
同样的名称在所有语言中通用,避免了翻译的困难;
任何的一个物种都可以明确无误的由两个单词确定; 本系统已经在植物学(始于 1753),动物学(始于 1758) 和 细 菌学(始于 1980)中广泛应用。
分类(classification):根据系统发育的亲缘关系和生物学性状对 微生物进行分群归类,并对各个分类群的特征进行描述,根据
相似性或相关性水平分门别类地排成一个系统,以便查考和对
未被分类的微生物进行鉴定; 命名(nomenclature):是根据命名法规,给每一个分类群一个 专有的名称;如果是新种,则给以新的名称,补充到检索表 中去。
第一节 微生物分类与命名
第二节 微生物鉴定
分类与鉴定
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。 生物分类学研究生物类群间的异同以及异同程度,阐 明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律。 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