1、1.第十章：微生物的分類、鑒定和命名；2.1.生物世界的分類。據(jù)估計(jì)，地球上大約有150萬種，其中有10多萬種微生物，而且它們的數(shù)量還在增加。在生物進(jìn)化的歷史過程中，它進(jìn)化形成了生物物種和種群的多樣性。生物分類是通過研究生物的系統(tǒng)發(fā)育和進(jìn)化史，揭示各種生物的多樣性及其系統(tǒng)關(guān)系，編制分類系統(tǒng)，恢復(fù)生物的自然歷史地位。先進(jìn)的植物區(qū)系分類、化石資料、形態(tài)學(xué)和比較胚胎學(xué)正確地反映了它的系統(tǒng)發(fā)育。3.微生物分類的困難：大多數(shù)微生物體積小，形狀簡單，易受環(huán)境變化的影響，缺乏有性生殖和化石數(shù)據(jù)。生物分類有兩個基本原則：a)根據(jù)表型特征的相似性進(jìn)行分組，側(cè)重于應(yīng)用，不涉及生物進(jìn)化或不旨在反映生物的表型關(guān)系；根

2、據(jù)生物系統(tǒng)發(fā)展的相關(guān)水平，目標(biāo)是探索各種生物之間的進(jìn)化關(guān)系，建立反映生物序列發(fā)展的分類系統(tǒng)。4。從兩邊界系統(tǒng)，我們經(jīng)歷了三邊界系統(tǒng)，四邊界系統(tǒng)，五邊界系統(tǒng)，甚至六邊界系統(tǒng)，最后我們有三維(或三維)系統(tǒng)。惠塔克于1969年Science提出的五個領(lǐng)域理論是傳統(tǒng)的，也是大多數(shù)學(xué)者所接受的，它展示了從原核生物到真核單細(xì)胞生物，再到真核多細(xì)胞生物的三個主要進(jìn)化過程。世界一流的生物分類理論，5，美國科學(xué)家卡爾烏斯利用16SrRNA構(gòu)建了分子進(jìn)化樹，并建立了三域理論，6，(1)古細(xì)菌，包括產(chǎn)甲烷菌，極端嗜鹽菌和嗜熱嗜酸菌；(2)真細(xì)菌，包括藍(lán)細(xì)菌和除古細(xì)菌以外的其他原核生物；(3)真核生物，包括原生動物、

3、真菌、動物和植物。7，2。微生物分類學(xué)，經(jīng)典分類學(xué)：根據(jù)微生物表型分類，微生物系統(tǒng)學(xué)：根據(jù)遺傳關(guān)系和進(jìn)化規(guī)律分類，發(fā)育，表型特征：形態(tài)學(xué)，生理學(xué)和生物化學(xué)，生態(tài)學(xué)等。來推斷微生物的系統(tǒng)發(fā)育。表型特征結(jié)合分子水平比較微生物的基因型特征(如16S rRNA)，探索微生物的進(jìn)化、系統(tǒng)發(fā)育和分類鑒定。微生物分類學(xué)的三個任務(wù)是分類、鑒定和命名。分類是根據(jù)微生物的相似性和親緣關(guān)系將微生物分為不同的分類群。鑒定是確定一個新的分離物屬于已確認(rèn)的分類單元的過程。命名是根據(jù)國際命名法規(guī)給微生物分類單元起一個科學(xué)名稱。以啤酒酵母為例，其分類地位為：金德姆：千里光：綱：目：科：屬：種：啤酒酵母。世界、門、綱、目、科、

4、屬和種是最基本的分類單位。在每個分類單位之后，可能有亞門、亞綱、亞目、亞科.種：一個基本分類單元；它是一大群具有高度相似的表型特征、極其密切的遺傳關(guān)系和明顯不同于同一屬中其他物種的菌株的總稱。菌株):代表由獨(dú)立單細(xì)胞繁殖的任何純種群體及其所有后代(一組純種后代植物區(qū)系起源于共同祖先并保持其祖先特征)。因此，來自不同微生物來源的純培養(yǎng)物可以稱為該菌株的菌株。菌株強(qiáng)調(diào)純遺傳類型的譜系。例如，大腸桿菌的兩個菌株的表達(dá)：大腸桿菌B和大腸桿菌K12:物種是分類學(xué)中的基本單位，而菌株是實(shí)際應(yīng)用中的基本單位，因?yàn)橥痪甑牟煌暝诋a(chǎn)酶量或代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上有很大差異！10，亞種或變種：在種內(nèi)重新分類。當(dāng)某一物

5、種中不同品系有一些明顯而穩(wěn)定的變異特征或遺傳形狀，不足以將它們區(qū)分為新種時，這些品系可以細(xì)分為兩個或更多的小分類單元亞種。變種是亞種的同義詞。因?yàn)椤白兓边@個詞很容易造成意思上的混亂，所以“變化”這個詞自1976年以來就沒有使用過。在實(shí)驗(yàn)室獲得的突變菌株通常被稱為亞種。例如，大腸桿菌k12(野生型)不需要特殊的氨基酸，但是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室變異后，可以從k12中獲得缺陷型氨基酸，這被稱為大腸桿菌k12的亞種。通常指亞種以下的細(xì)分。當(dāng)同一物種或亞種的不同品系之間的性狀差異不足以劃分為新的亞種時，它們可以被細(xì)分為不同的類型。例如，根據(jù)抗原特性的不同，將其分為不同的血清型；11，學(xué)名是微生物的學(xué)名，它是根據(jù)

6、國際微生物分類委員會制定的規(guī)則命名的?？茖W(xué)名稱由拉丁詞或拉丁借詞組成?？茖W(xué)名稱的命名有兩種：兩種命名法和三種命名法。雙名法：學(xué)名=通用名(首次以名人命名)。類屬名：拉丁名詞或形容詞，用作名詞，單數(shù)，第一個字母大寫，表示微生物的主要特征，由微生物構(gòu)成和塑造，或由科學(xué)家命名。名稱：拉丁文形容詞，帶小寫首字母，是微生物的一個次要特征，如微生物色素、形狀、來源或科學(xué)家姓名等。4.微生物的命名。如有必要，用斜體表示，可以省略。微生物名稱有兩種：普通名稱和學(xué)名。例如面包酵母-粗糙脈孢菌綠膿桿菌，12，例如大腸桿菌(migula)castellani et chalmers 1919金黃色葡萄球菌rosen

7、bach 1884，當(dāng)一般指某一屬微生物，而不是指該屬中的某一物種(或未確定的物種)時?；蛘遱sp。(分別代表物種縮寫的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式)可以添加在屬名之后。例如，酵母屬。代表一種酵母菌。13，菌株名稱在物種名稱后添加數(shù)字、地名或符號。例如，枯草芽孢桿菌as1.389as=中國科學(xué)院枯草芽孢桿菌bf7658bf=北方丙酮丁醇梭菌ATCC 824丙酮丁醇梭菌ATCC=美國典型培養(yǎng)物保藏中心美國典型培養(yǎng)物保藏中心當(dāng)一個科學(xué)名稱出現(xiàn)在文章的前面時，其通用名可以縮寫為后面的13個字母。例如，大腸桿菌可以縮寫為大腸桿菌金黃色葡萄球菌或金黃色葡萄球菌，用于命名亞種。這時，一個亞種名稱(斜體)被加在屬和種名稱

8、之后。如：蘇云金芽孢桿菌亞種。蘇云金芽孢桿菌，14，形態(tài)結(jié)構(gòu)，生理生化，少量化石數(shù)據(jù)，行為習(xí)慣等。表型特征：5、進(jìn)化指標(biāo)的選擇3360，b)形態(tài)特征在不同群體間的進(jìn)化速度有很大差異，僅從形態(tài)上推斷進(jìn)化關(guān)系往往不準(zhǔn)確；缺點(diǎn)：a)很難比較同一水平的所有生物，因?yàn)槲⑸锏男螒B(tài)特征很少；15、蛋白質(zhì)、核糖核酸和脫氧核糖核酸序列進(jìn)化的顯著特征是進(jìn)化速率相對恒定，也就是說，分子序列進(jìn)化的變化量(氨基酸或核苷酸的替換數(shù)或替換百分比)與分子進(jìn)化的時間成正比。生物大分子作為進(jìn)化尺度的基礎(chǔ)，a)在兩組生物中，如果同一分子的序列相差很大，進(jìn)化距離就很遠(yuǎn)，而且進(jìn)化過程分支很早。如果來自兩組生物的相同來源的大分子序列基

9、本相同，那么它們處于相同的進(jìn)化水平。大量數(shù)據(jù)表明，功能上重要的大分子，或大分子中功能上重要的區(qū)域，比非功能上重要的分子或分子區(qū)域進(jìn)化得更慢。16、核糖核酸作為進(jìn)化的標(biāo)志，16S rRNA被公認(rèn)為是譜系分析的良好分子標(biāo)尺：1)rRNA具有重要而恒定的生理功能；2)在16SrRNA分子中，不僅有高度保守的序列區(qū)域，而且有中度保守和高度可變的序列區(qū)域，因此適合于研究不同進(jìn)化距離的各種生物的遺傳關(guān)系；3)3)16SrRNA分子量適中，便于序列分析；4)rRNA在細(xì)胞中含量豐富(約占細(xì)胞內(nèi)RNA的90%)，且易于提??；5)16SrRNA在真核生物和原核生物中普遍存在(其在真核生物中的同源分子是18SrR

10、NA)。因此，它可以作為一種工具來衡量各種生物的進(jìn)化。17，卡爾烏斯通過使用16SrRNA，18，微生物，(病毒)，古細(xì)菌，真菌(酵母，霉菌，蘑菇等)建立分子進(jìn)化樹。)、單細(xì)胞藻類、原生動物等。非細(xì)胞、細(xì)胞、原核和真核微生物(Eukarya)，19，6，微生物分類和鑒定的特征和技術(shù)，形態(tài)特征，生理特征，生態(tài)特征，6.1生物分類的傳統(tǒng)指標(biāo)：形態(tài)特征，培養(yǎng)特征，運(yùn)動性，特殊細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)胞形態(tài)和染色特征等。微生物分類和鑒定的重要依據(jù)之一：a)易于觀察和比較，特別是真核微生物及其特征；b)許多形態(tài)特征依賴于多個基因的表達(dá)，并具有相對穩(wěn)定性；20、生理生化特性，它與微生物的酶和調(diào)節(jié)蛋白的本質(zhì)和活性直接相

11、關(guān)；代謝物等。營養(yǎng)類型；與氧的關(guān)系；對溫度的適應(yīng)性；對酸堿度的適應(yīng)性；對滲透壓的適應(yīng)性；酶和蛋白質(zhì)是基因產(chǎn)物；微生物生理生化特性的比較也是微生物基因組的間接比較；測量生理生化特征比直接分析基因組容易得多。21、未知的物種、亞種或菌株通常通過特定的血清學(xué)反應(yīng)來鑒定。生態(tài)特征，包括在自然界的分布、與其他生物的寄生或共生關(guān)系、宿主物種和與宿主的關(guān)系、有性生殖、生活史等。血清學(xué)反應(yīng)，22，6.2核酸堿基組成和分子雜交，特點(diǎn)：不同于形態(tài)、生理和生化特征的比較，核酸堿基組成和分子雜交的比較是不同微生物基因組差異的直接比較，因此結(jié)果更可信。(1) DNA堿基組成(g cmol%)，因?yàn)镈NA堿基組成是各種生

12、物的穩(wěn)定特征，即使單個基因發(fā)生突變，堿基組成也不會發(fā)生明顯變化。從分類學(xué)上來說，基因組相對于所有堿基的分子百分比用來表達(dá)各種生物的DNA堿基組成特征。23，每個生物物種都有一個特定的氣相色譜百分比范圍，因此后者可用作分類和鑒定的指標(biāo)。細(xì)菌的氣相色譜百分?jǐn)?shù)范圍為25-75%，變異范圍最大，更適合細(xì)菌的分類鑒定。24，氣相色譜%測定主要用于鑒定表型特征難以區(qū)分的細(xì)菌，可以檢驗(yàn)表型分類的合理性，從分子水平判斷物種的親緣關(guān)系。使用原則：類比法主要用于分類和鑒別中的否定。每個有機(jī)體都有一定的基本成分。對于具有密切遺傳關(guān)系的生物，它們應(yīng)該具有相似的碳含量。如果不同生物之間的碳含量有很大的差異，這表明它們相

13、距很遠(yuǎn)。然而，具有相似的碳含量的生物體不一定表明它們是密切相關(guān)的。25、同一品種不同品系的克碳含量差異應(yīng)在4 5%以下；同一屬不同種間的差異應(yīng)小于10 15%；碳含量已成為建立新的微生物分類單元的基本特征，對物種、屬甚至科的分類和鑒定具有重要意義。如果兩個菌株在形態(tài)、生理和生化上相似，如果G-C含量的差異超過5%，它們肯定不是同一物種，如果超過15%，它們肯定不是同一物種在困難菌株的鑒定、新種的命名和新分類單元的建立中，總碳含量是一個重要的、不可缺少的鑒定指標(biāo)。它的分類學(xué)意義主要是作為建立一個新的分類單元的一個基本特征，并從一個特定的分類單元中排除那些具有大的碳含量差異的物種。在分類和識別中，

14、重心含量的比較主要用于否定。26.(2)核酸的分子雜交。不同生物DNA堿基排列順序的異同直接反映了生物之間遺傳關(guān)系的距離。堿基排列順序的差異越小，它們之間的親緣關(guān)系越近，反之亦然。核酸雜交間接地比較了不同微生物的DNA堿基排列序列的相似性，a)DNA-DNA雜交；(具有相對密切遺傳關(guān)系的微生物之間的遺傳關(guān)系的比較)，b)DNA-rRNA雜交；(具有相對遠(yuǎn)的遺傳關(guān)系的微生物之間的遺傳關(guān)系的比較)，c)核酸探針；(使用特定探針快速識別細(xì)菌等。)，27，(3) 16SrRNA或18SrRNA核酸序列分析，16SrRNA通常被認(rèn)為是譜系分析的良好“分子標(biāo)尺”:16SrRNA在序列上高度保守，能夠準(zhǔn)確指示細(xì)菌之間的遺傳關(guān)系，16SrRNA的大小約為1500bp，其中包含的信息能夠反映生物世界中的進(jìn)化關(guān)系。操作簡單，適用于各級分類單位。目前，基于聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)的16SrRNA基因直接測序法是常用的方法，方便快捷。28，伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(伯奇細(xì)菌學(xué)測定手冊)，美國賓夕法尼亞大學(xué)細(xì)菌學(xué)教授。繼1957年第七版之后，越來越多的國際細(xì)菌學(xué)家撰寫了這本書(如1974年的第八版，作者多達(dá)1300人)。目前的版本有300多名撰稿人，涉及