【微生物】6.细菌总论-细菌分类与鉴定

G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的 否定 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。
同一个种内的不同菌株 G+C含量差别应在4～5% 以下；同属不同种的差别应低于 10～15%； G+C含量已经作为建立新的微生物分类单元的一 项基本特征，它对于种、属甚至科的分类鉴定有重要 意义。 若二个在形态及生理生化特性方面及其相似的 菌株，如果其 G+C含量的差别大于5%，则肯定不是 同一个种，大于 15%则肯定不是同一个属。
从进化论诞生以来，已经成生物学家普遍接受的分类原则 生物系统学(systematics)
一、分类单元及其等级
界 （Kingdom） (Regnum) 门 （Phylum） (Phylum) 纲（Class） (Classis) ) 目（Order） (Ordo Ordo) ) 科（Family） (Familia Familia) 属（Genus） (Genus) 种（Species） (Species)
(3) 系统发育树(phylogenetic tree) 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，其特点是用一 种树状分枝的图型来概括各种(类)生物之间 的亲缘关系。
16 S r RNA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； 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；
微生物分类和鉴定的重要依据：
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；
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；
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。
5、其它
血清学试验 噬菌体分型 生态特性 氨基酸顺序 蛋白质分析 细胞壁等细胞成分
通过原核生物的转化、转导、接合来判断原 核生物的亲缘关系等等。
分析比较
微生物之间的系统发育关系
(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。
特征序列有助于迅速确定某种微生物的 分类归属，或建立新的分类单位。
常用的细菌分类学术语：
1）培养物(culture)：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。 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；对不同来源的同一种细 菌称为该菌的不同菌株。同一种细菌可有许多菌株，其 主要性 状应该完全相同，次要性状可稍有差异，通常用地名或动物名 的缩写加编号作菌株名。
生物分类的传统指标 分子生物学指标 微型、简便、快速或自动化鉴定技术 细菌的数值分类
生物分类的传统指标
形态学特征 生理学特征 生态学特征
从不同层次，用不同学科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。
一、形态学特征
培养特征、 细胞形态及其染色特性、 特殊的细胞结构、 运动性、 等等
（二）伯杰氏系统细菌学手册 ’s Manual of Systematic Bacteriology) (Bergey Bergey’
第一版 1984年问世，至1989年出齐，共4卷。 第二版 由George Garrity主编分为5卷，将从2000年起 陆续出版。这一版纳入了研究核糖体 RNA测序所产生 的许发育)分类系统。
Salmonella pullorum (S. pullorum)
几种不同的书写情况：
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属名重复出现，可缩写
如：E.coli （大肠杆菌）；
S. pullorum（鸡白痢沙门氏菌）
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只确定属名，未确定种名的某一株细菌
Salmonella sp.
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只确定属名，未确定种名的若干菌株
Salmonella spp.
四、微生物分类鉴定的依据
根据微生物分类学中使用的技术和方法， 可把它们分成四个不同的水平： ①细胞形态和行为水平； ②细胞组分水平； ③蛋白质水平； ④基因组水平。 在微生物分类学发展的早期，主要的分类 鉴定指标是以在细胞形态和习性为主，可 称为经典的分类鉴定法
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五、微生物分类鉴定的方法
每个孔中含有 不同的底物
自动化、快速
1140 可鉴定细菌有 可鉴定细菌有1140 267 种、目 多种、酵母菌 多种、酵母菌267 267种、目 前已经可用于丝状真菌。
分子生物学指标
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。
1. DNA的碱基组成(G+Cmol %) G+Cmol%)
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。
伯杰氏细菌鉴定手册
1923年以来已出至第九版 (1994)； 第九版伯杰氏细菌鉴定手册设立 35个群，将古细菌部 改编为5个群，全书描写了约 500个属。 划分为四大类： 第一类 具细胞壁的革兰氏阴性真细菌 第二类 具细胞壁的革兰氏阳性真细菌 第三类 无细胞壁的真细菌 第四类 古细菌
3. 生物信息学分析 随着微生物基因信息，特别是全基因组 完全测序的不断增加，我们可以通过各种计 算机软件对不同物种的遗传信息进行直接比 较，从而分析不同微生物间的亲缘关系。
4、16S rRNA和系统发育树
(1). 16S rRNA的顺序和进化
培养微生物 提取、纯化细菌基因组
设计引物PCR扩增16S rRNA
4）种（species）： 物种，生物分类中基本的分类单元
微生物的种：具有高度特征相似性的菌株群，这个菌株群与其 他类群的菌株有很明显的区别。
二、细菌的命名
细菌的命名依据“国际细菌命名法规 ” 的规定， 学名用拉丁文，遵循“双名法”。所谓“双名法”就 是每一种细菌的拉丁文名称由属名和种名两部分 构成，属名第一个字母必须大写，其余均应小写 （即使种名以人名或地名命名）。整个属名及种 名在出版物中应排成斜体。 如：Escherichia coli 属名+种名
模式菌株应送交菌种保藏机构保藏，以便备查考和索取。 美国典型培养物保藏中心（ ATCC） 德国微生物及细胞保藏中心（ DSM）
细菌分类命名权威杂志 :国际系统与进化微生物学杂志 （International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,IJSEM） 任何分离鉴定的新细菌的有关论文应在该杂志发表
菌种 基本培养基 （液体）
检测、编码、查表、鉴定
API 鉴定细 适用于 适用于API API鉴定细 700 多种 菌有 菌有700 700多种
2、Enterotube 系统
不同培养基分装不同小槽中，同 步接种，培养后检测、查表、鉴定。
3、Biolog全自动或手动细菌鉴定系统
在96孔的细菌培养板上检测微生物对 不同发酵性碳源利用情况进行的分类鉴定。 菌悬液或 无菌水
2. 核酸的分子杂交
不同生物DNA碱基排列顺序的异同直接反映生物 之间亲缘关系的远近，碱基排列顺序差异越小，它们 之间的亲缘关系就越近，反之亦然。 t 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； t 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
二、 原核微生物分类系统
（一）《伯杰氏细菌鉴定手册》 ’s Manual of Determinative Bacteriology) (Bergey Bergey’
美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰 (D.Bergey)(1860-1937) 伯杰氏手册 : 是目前进行细菌分类、鉴定的最重要参考书，
第6章
微生物的分类和鉴定
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。
生物分类的两种基本原则：
)特征的相似程度分群归类，这种 a）根据表型(phenetic phenetic) 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。
分类学上，用 G+C占全部碱基的分子 %)来表示各类生物的 DNA 百分数(G+Cmol G+Cmol%) 碱基因组成特征。
每个生物种都有特定的 GC%范围，因 此 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。
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。
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亚种用subsp.（正体）表示
Pasteurella multocida subsp. septica
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）；