1、微生物的分类医学知微生物的分类医学知识识教学重点教学重点1.1.微生物的分类单元与命名微生物的分类单元与命名2.微生物的分类方法微生物的分类方法3.微生物的分类系统微生物的分类系统4.4.微生物的鉴定方法微生物的鉴定方法 2微生物的分类医学知识 微生物分类学是研究微生物分类理论微生物分类学是研究微生物分类理论和技术方法的科学。其目的是研究各类微和技术方法的科学。其目的是研究各类微生物的特征及其亲缘关系，为微生物资源生物的特征及其亲缘关系，为微生物资源的利用、控制和改造提供理论根据。其内的利用、控制和改造提供理论根据。其内容包括容包括 分类（分类（classificationclassifica
2、tion）鉴定鉴定(identification)(identification)和和 命名命名(nomenclature)3(nomenclature)3部分部分。3微生物的分类医学知识 目前，已记载过的生物种数约为目前，已记载过的生物种数约为150150余万余万种，其种，其中微生物为中微生物为10102020万万种，而且还在急剧的扩大。种，而且还在急剧的扩大。分类分类是根据一定的原则对微生物分群归类，根是根据一定的原则对微生物分群归类，根据相似性或相关性水平排列成系统，并描述各个类据相似性或相关性水平排列成系统，并描述各个类群的特征群的特征。鉴定鉴定是指借助于现有的微生物分类系统，通过是指
3、借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确定某一微生物应归属类群的过程，通特征测定，确定某一微生物应归属类群的过程，通过鉴定可达到知类、辨名的目的过鉴定可达到知类、辨名的目的。命名命名是根据国际命名法规，为一个未知名字的是根据国际命名法规，为一个未知名字的新培养物确定其学名的过程。新培养物确定其学名的过程。4微生物的分类医学知识 生物种类极其繁多。据估计，目前人们已鉴定生物种类极其繁多。据估计，目前人们已鉴定命名的约有命名的约有200200万种，其中微生物约有万种，其中微生物约有2020万种。万种。生物分类原则生物分类原则根据表型特征根据表型特征根据生物系统发根据生物系统发育相关性水平育相关
4、性水平 形态学、生理形态学、生理生化学、生态学等。生化学、生态学等。重在应用，不涉及重在应用，不涉及进化和亲缘关系进化和亲缘关系。探寻进化关探寻进化关系，反映生物系系，反映生物系统发育过程。统发育过程。微生物分类学是研究微生物分类理论和方法的学科。微生物分类学是研究微生物分类理论和方法的学科。5微生物的分类医学知识第一节第一节 微生物的分类单元与命名微生物的分类单元与命名 一、微生物的分类单元一、微生物的分类单元 分类单元（分类单元（taxontaxon，复数，复数taxataxa）是指某一个具体）是指某一个具体的分类群，如原核生物界（的分类群，如原核生物界（ProcaryotaeProcar
5、yotae）中的大肠）中的大肠埃希氏菌属（埃希氏菌属（EscherichiaEscherichia）和枯草孢杆菌（）和枯草孢杆菌（Bacillus Bacillus subtilissubtilis）等分别代表一个分类单元。）等分别代表一个分类单元。6微生物的分类医学知识（一）种以上的分类单元（一）种以上的分类单元 界界 （KingdomKingdom）门门 （PhylumPhylum）纲纲（ClassClass）目目（OrderOrder）科科（FamilyFamily）属属（GenusGenus）种种（SpeciesSpecies）微生物分类的目的：把各种微生物按照它们的亲微生物分类的目的
6、：把各种微生物按照它们的亲缘关系分群归类，排成系统，以便于人们对微生物进缘关系分群归类，排成系统，以便于人们对微生物进行鉴定和交流。分为行鉴定和交流。分为7 7个基本的分类单元，由上而下一个基本的分类单元，由上而下一次为：次为：7微生物的分类医学知识 种（种（speciesspecies）微生物种是微生物种是表型特征高度相似、表型特征高度相似、亲缘关系极其接近亲缘关系极其接近与其他种有明显差异的一群菌株与其他种有明显差异的一群菌株的总称。的总称。在具体分类时，常用一个被指定的能代表这个在具体分类时，常用一个被指定的能代表这个种群的模式菌株或典型菌株（种群的模式菌株或典型菌株（type stra
7、intype strain）作为该种）作为该种的的模式种（模式种（type s peciestype s pecies）来定种，模式种往往是定为来定种，模式种往往是定为一个新属的第一个种或第一批种之一，也可以是在一个新属的第一个种或第一批种之一，也可以是在某一已知属内任意指定的种。某一已知属内任意指定的种。8微生物的分类医学知识（二）种以下的分类单元（二）种以下的分类单元 1.1.亚种（亚种（subspeciessubspecies，缩写为，缩写为subspsubsp）亚种是种亚种是种的进一步细分单位，一般指一明显而稳定的特征与的进一步细分单位，一般指一明显而稳定的特征与模式种不同但又不足以区
8、分为新种的菌株类群模式种不同但又不足以区分为新种的菌株类群。2.2.变种（变种（VarietyVariety，缩写为，缩写为varvar）变种与亚种同变种与亚种同义，近已废止。是指在某些（通常是较少）方面与义，近已废止。是指在某些（通常是较少）方面与特定的典型种的相应特性有所不同的菌株。特定的典型种的相应特性有所不同的菌株。3 3“型型”（typetype）型是同种之内在某些特殊性型是同种之内在某些特殊性质上有区别的类群。它们之间的区别不象亚种那样质上有区别的类群。它们之间的区别不象亚种那样显著显著，曾用于亚种以下的细分，但目前已废除曾用于亚种以下的细分，但目前已废除 。9微生物的分类医学知识
9、 培养物培养物(culture)(culture)：4.4.菌株（菌株（strainstrain）菌株又称品系。一个菌株是指由菌株又称品系。一个菌株是指由一个单细胞繁衍而来的克隆（一个单细胞繁衍而来的克隆（cloneclone）或无性繁殖系中）或无性繁殖系中的一个微生物或微生物群体。如果用实验方法（如通的一个微生物或微生物群体。如果用实验方法（如通过诱变）所获得的某一菌株的变异型，则可以称为一过诱变）所获得的某一菌株的变异型，则可以称为一个新的菌株，以便与原来的菌株相区别。个新的菌株，以便与原来的菌株相区别。10微生物的分类医学知识二、微生物分类单元的命名二、微生物分类单元的命名 微生物种名的
10、命名和其他高等生物一样，采用微生物种名的命名和其他高等生物一样，采用林奈创立的林奈创立的“双名法双名法”。属名属名在前，一般用拉丁字名词表示，字首字母大写。在前，一般用拉丁字名词表示，字首字母大写。种名种名在后，常用拉丁文形容词表示，全部小写。在后，常用拉丁文形容词表示，全部小写。学名学名=属名属名+种名种名+（首次定名人）（首次定名人）+现名定名人现名定名人+定名年份定名年份 必要、用斜体字必要、用斜体字 可省略，均用正体字可省略，均用正体字11微生物的分类医学知识 Bacillus subtilis（Ehrenberg）Cohn 1872例例：Staphylococcus aureus R
11、osenbach 188412微生物的分类医学知识 如如：cillus thuringiensis subspGalleria学名学名=属名属名+种名种名+（SubspSubsp或或varvar）+亚种（或变种）名亚种（或变种）名 亚种（亚种（subspeciessubspecies，缩写，缩写subspsubsp）或变种（）或变种（varietyvariety，缩写缩写varvar）采用三名法采用三名法：用斜体字用斜体字用用正正体字体字，可省略，可省略用斜体字用斜体字13微生物的分类医学知识第二节第二节 微生物分类鉴定方法微生物分类鉴定方法 一、经典分类法一、经典分类法 （一）形态特征：形态
12、特征：1.1.个体形态：个体形态：大小，形态，分化，结构，染色等。大小，形态，分化，结构，染色等。2.2.群体形态：群体形态：培养特征反映，培养特征反映，菌落菌落和液体培养的和液体培养的特征。特征。（二）（二）生理生化特征生理生化特征 1.1.营养特征：营养特征：能否利用多糖、双糖、单糖、脂肪能否利用多糖、双糖、单糖、脂肪酸酸CO2CO2作为碳源和能源；能否利用蛋白质、蛋白胨、作为碳源和能源；能否利用蛋白质、蛋白胨、氨基酸、铵盐氨基酸、铵盐等。等。14微生物的分类医学知识 2 2代谢产物代谢产物 如通过检查微生物能否产生有如通过检查微生物能否产生有机酸、乙醇、碳氢化合物、气体及硫化氢等；能机酸
13、、乙醇、碳氢化合物、气体及硫化氢等；能否分解色氨酸产生吲哚；能否分解糖否分解色氨酸产生吲哚；能否分解糖，能否产生能否产生色素、抗生素等。色素、抗生素等。3 3酶活性酶活性 观察是否有氧化酶、接触酶、脲观察是否有氧化酶、接触酶、脲酶、凝固酶等。常测定的有淀粉水解、油脂水解、酶、凝固酶等。常测定的有淀粉水解、油脂水解、酪素水解、明胶液化等项目酪素水解、明胶液化等项目。4 4在牛乳培养基中生长的反应在牛乳培养基中生长的反应 有些使牛乳中有些使牛乳中的乳糖发酵产酸，的乳糖发酵产酸，致致蛋白质凝固；有些具蛋白酶，蛋白质凝固；有些具蛋白酶，使酪蛋白分解为蛋白胨（胨化）；另一些细菌则把使酪蛋白分解为蛋白胨（
14、胨化）；另一些细菌则把牛乳中的含氮物质分解成氨牛乳中的含氮物质分解成氨，使牛乳变成碱性。因使牛乳变成碱性。因此此，可观察牛乳中是可观察牛乳中是凝固还是胨化，是产酸还是产凝固还是胨化，是产酸还是产碱鉴定细菌。碱鉴定细菌。15微生物的分类医学知识（三）（三）生态特征生态特征 微微生物对氧气、温度、酸碱度、盐度等环境因生物对氧气、温度、酸碱度、盐度等环境因素的要求也是分类的依据。素的要求也是分类的依据。（四）（四）对噬菌体和药物的敏感性对噬菌体和药物的敏感性 噬菌体有严格的寄主范围，它不仅对种有特异噬菌体有严格的寄主范围，它不仅对种有特异性，而且对同种细菌的不同型也有特异性。通过观性，而且对同种细菌
15、的不同型也有特异性。通过观察噬菌斑的形状、大小，在液体培养基中，是否使察噬菌斑的形状、大小，在液体培养基中，是否使由混浊变为澄清等作为鉴定依据。由混浊变为澄清等作为鉴定依据。(五五)血清学反应血清学反应 常用已知菌种、型或菌株制成抗血清常用已知菌种、型或菌株制成抗血清(抗体抗体)，与待鉴定的对象与待鉴定的对象(抗原抗原)是否是否发生特异性结合反应来发生特异性结合反应来鉴定未知菌种、型或菌株鉴定未知菌种、型或菌株。16微生物的分类医学知识 二、化学分析法二、化学分析法 （一）细胞壁的化学成分（一）细胞壁的化学成分 如如G G细胞壁的肽聚糖含量少，有较多的脂蛋白、细胞壁的肽聚糖含量少，有较多的脂蛋
16、白、脂多糖脂多糖，而而G G+菌细胞壁的肽聚糖含量多，含有磷壁菌细胞壁的肽聚糖含量多，含有磷壁酸。革兰氏酸。革兰氏G G+菌中，不同的菌种肽聚糖的含量差异菌中，不同的菌种肽聚糖的含量差异很大很大(30%(30%95%)95%)，结构和组分上也因菌种而异。，结构和组分上也因菌种而异。（二）全细胞水解液的糖型（二）全细胞水解液的糖型 放线菌全细胞水解液的糖型可分为放线菌全细胞水解液的糖型可分为阿拉伯糖，阿拉伯糖，半乳糖，半乳糖，无糖，无糖，木糖和阿拉伯糖木糖和阿拉伯糖 4 4类。类。（三）脂肪酸组成（三）脂肪酸组成 通过通过气气-液相质谱分析测定液相质谱分析测定微生物微生物所含的所含的饱和脂饱和脂
17、肪酸及不饱和脂肪酸肪酸及不饱和脂肪酸组成组成的的差异。差异。17微生物的分类医学知识 （四四）磷脂、醌、多胺分析）磷脂、醌、多胺分析 磷脂磷脂 磷脂的种类很多，其中有磷脂的种类很多，其中有5 5种可作为鉴定的种可作为鉴定的指标：磷脂酰乙醇胺（指标：磷脂酰乙醇胺（PEPE）、磷脂酰甲基乙醇胺）、磷脂酰甲基乙醇胺(PME)(PME)、磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱(PC)(PC)、磷脂酰甘油、磷脂酰甘油(PG)(PG)和一种含和一种含葡萄糖胺未知结构的磷脂。葡萄糖胺未知结构的磷脂。醌醌 用于细菌分类主要是甲基萘醌（用于细菌分类主要是甲基萘醌（menaquinonemenaquinone，即即VitKVit
18、K）和泛醌（）和泛醌（ubiquinoneubiquinone，即辅酶，即辅酶Q Q）。甲基萘）。甲基萘醌用于放线菌与革兰氏阳性菌的分类。醌用于放线菌与革兰氏阳性菌的分类。多胺多胺 用经典分类方法不易区别，用经典分类方法不易区别，但但用多胺分析能用多胺分析能快速区别。快速区别。如黄单胞菌属（如黄单胞菌属（XanthomonasXanthomonas）与植物致）与植物致病假单胞菌及一些腐生假单胞菌，大多数特征都一病假单胞菌及一些腐生假单胞菌，大多数特征都一样，样，前者前者主要是亚精胺，主要是亚精胺，后者后者主要是腐胺。主要是腐胺。18微生物的分类医学知识 运用高度标准化的运用高度标准化的SDS-
19、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGEPAGE）分析，）分析，对对支原体、细菌、放线菌和真支原体、细菌、放线菌和真菌的鉴定。大量研究表明全细胞蛋白质分析和菌的鉴定。大量研究表明全细胞蛋白质分析和DNA-RNADNA-RNA杂交有高度相关性，故此法杂交有高度相关性，故此法可用于种可用于种和种以下的分类鉴定和种以下的分类鉴定。常用的电泳方法有单向电。常用的电泳方法有单向电泳和泳和 双向电泳，并应用特定的计算机软件对电泳双向电泳，并应用特定的计算机软件对电泳图谱进行分析。图谱进行分析。（五五）蛋白质分析）蛋白质分析19微生物的分类医学知识三、遗传特征分类法三、遗传特征分类法 （一）（
20、一）DNADNA的碱基组成的碱基组成(G+C)mol%(G+C)mol%不同种的微生物不同种的微生物DNADNA碱基对排列顺序不同，其碱基对排列顺序不同，其(G+C)mol%(G+C)mol%值一般随种的不同而变化。一般认为，值一般随种的不同而变化。一般认为，亲缘关系相近的种，其碱基对排列顺序相近，其亲缘关系相近的种，其碱基对排列顺序相近，其(G+C)mol%(G+C)mol%值也接近。但值也接近。但(G+C)mol%(G+C)mol%值接近的两值接近的两个种的亲缘关系则不一定接近。个种的亲缘关系则不一定接近。2.5%2.5%4.0%4.0%同种；同种；2%2%无无分类学上的意义；分类学上的意
21、义；5%5%两个不同的种；两个不同的种；10%10%不不同属同属 。方法方法:热变性温度法热变性温度法、浮力密度法和高效液相色谱法。、浮力密度法和高效液相色谱法。20微生物的分类医学知识 （二）核酸杂交法（二）核酸杂交法 不同微生物不同微生物DNADNA碱基排列顺序的异同直接反碱基排列顺序的异同直接反应它们之间亲缘关系应它们之间亲缘关系，碱基排列顺序差异越小，碱基排列顺序差异越小，它们之间的亲缘关系越近，反之亦然。它们之间的亲缘关系越近，反之亦然。由于碱基对的排列顺序不能由由于碱基对的排列顺序不能由DNA(G+C)DNA(G+C)mol%mol%值反映微生物的亲缘关系，所以，目前分类值反映微生
22、物的亲缘关系，所以，目前分类学主要采用较为间接的比较方法学主要采用较为间接的比较方法核酸杂交核酸杂交（nucleic acid hybridizationnucleic acid hybridization），来比较不同微生物），来比较不同微生物DNADNA中碱基排列顺序的相似程度中碱基排列顺序的相似程度，以，以进行微生物进行微生物的分类。的分类。21微生物的分类医学知识 1.DNA-DNA1.DNA-DNA杂交杂交 原理原理：在高温条件下，在高温条件下，DNADNA双链离解成单链双链离解成单链（变性），降温（退火）后互补的单链又可以重新（变性），降温（退火）后互补的单链又可以重新结合形成双链
23、结合形成双链DNADNA（复性）。根据（复性）。根据DNADNA的这个特的这个特性，将两个不同的细菌的单链变性性，将两个不同的细菌的单链变性DNADNA混合，如果混合，如果：结合成完整的双链结合成完整的双链杂交率为杂交率为100%100%。同源程。同源程度很高，其碱基顺序完全相同度很高，其碱基顺序完全相同；部分结合，杂交率小于部分结合，杂交率小于100%100%。同源程度不高，。同源程度不高，则单链会形成不同微生物之间则单链会形成不同微生物之间。不同微生物之间，不同微生物之间，DNADNA同源程度越高，其杂交同源程度越高，其杂交率就越高。率就越高。22微生物的分类医学知识 DNA-DNADNA
24、-DNA分子杂交测定核酸同源性的原理分子杂交测定核酸同源性的原理23微生物的分类医学知识20%20%不同菌属不同菌属；20%20%60%60%属内密切相关的种属内密切相关的种；60%60%的的 同种同种；70%70%同一亚种。同一亚种。24微生物的分类医学知识 2.DNA rRNA 2.DNA rRNA杂交杂交 当两个菌株当两个菌株DNA DNA 的非配对碱基超过的非配对碱基超过10%10%20%20%时，时，DNA-DNADNA-DNA杂交往往不能形成双链，因而限制杂交往往不能形成双链，因而限制DNA DNA DNADNA杂交主要用于种水平上的分类。杂交主要用于种水平上的分类。比较亲缘关系更
25、远的菌株之间的关系，需要用比较亲缘关系更远的菌株之间的关系，需要用rRNArRNA与与DNADNA杂交杂交。rRNA rRNA 是是DNA DNA 转录的产物。转录的产物。rRNA-DNArRNA-DNA杂交也可以显示不同的细菌的碱基顺序的杂交也可以显示不同的细菌的碱基顺序的相似程度，相似程度，因为因为rRNArRNA的碱基顺序与一股单链的碱基顺序与一股单链DNADNA的的碱基顺序互补。碱基顺序互补。DNA DNA同源性很低的两菌株，同源性很低的两菌株，DNA-DNA-DNADNA杂交率很低或不能杂交时，杂交率很低或不能杂交时，用用DNA-rRNADNA-rRNA杂交，杂交，仍可表现出较高的杂
26、交率，仍可表现出较高的杂交率，故故可以比较亲缘关系较远可以比较亲缘关系较远的菌株间的关系，进行属及属以上分类单元的分类。的菌株间的关系，进行属及属以上分类单元的分类。DNA-rRNA DNA-rRNA杂交与杂交与DNA DNADNA DNA杂交的原理和方杂交的原理和方法基本相同。法基本相同。25微生物的分类医学知识 3.3.核酸探针核酸探针 核酸探针（核酸探针（probeprobe）是指能特异识别特异核苷酸）是指能特异识别特异核苷酸序列的、带有标记的一段单链序列的、带有标记的一段单链DNADNA或或 RNA RNA分子。分子。换句话说，它是能换句话说，它是能与被检测的特定核苷酸序列（靶与被检测
27、的特定核苷酸序列（靶序列）互补结合序列）互补结合，而不与其他序列结合的带标记的而不与其他序列结合的带标记的単链核苷酸片段。単链核苷酸片段。根据特异性的不同，核酸探针在微生物鉴定与根据特异性的不同，核酸探针在微生物鉴定与检测中的作用也不同，有的探针只用于某一菌型的检测中的作用也不同，有的探针只用于某一菌型的检测，有的可用于某一种、属、科至更大类群范围检测，有的可用于某一种、属、科至更大类群范围的微生物的检测或鉴定。的微生物的检测或鉴定。核酸探针核酸探针 分为基因组分为基因组DNADNA探针、探针、RNARNA基因基因（cDNAcDNA）探针、）探针、RNARNA探针和人工合成寡核苷酸探探针和人工
28、合成寡核苷酸探针等。针等。26微生物的分类医学知识 （三）（三）16S rRNA16S rRNA寡核苷酸分类目录寡核苷酸分类目录 即即16S rRNA16S rRNA寡核苷酸序列比较分析。现已被公认寡核苷酸序列比较分析。现已被公认为是研究生物进化的合适方法。主要原因是：为是研究生物进化的合适方法。主要原因是：（1 1）16S rRNA16S rRNA普通存在于原核生物和真核生物细普通存在于原核生物和真核生物细胞中，可用以比较它们在进化上的关系；胞中，可用以比较它们在进化上的关系；（2 2）16S rRNA16S rRNA有重要并恒定的生理功能；有重要并恒定的生理功能；（3 3）rRNArRNA
29、的基因在细胞中是稳定的，不会转移；的基因在细胞中是稳定的，不会转移；（4 4）16S rRNA16S rRNA分子的某些碱基顺序非常保守，同分子的某些碱基顺序非常保守，同时又有可变区段，可用作探索生物的主要进化历程；时又有可变区段，可用作探索生物的主要进化历程；（5 5）16S rRNA16S rRNA在细胞中含量大易于提取，分子量在细胞中含量大易于提取，分子量（1540bp1540bp）适中，且信息量大又易于分析。所以，）适中，且信息量大又易于分析。所以，16S rRNA16S rRNA是理想的研究材料。是理想的研究材料。27微生物的分类医学知识 16S rRNA 16S rRNA寡核苷酸编
30、目分析依据的寡核苷酸编目分析依据的原理原理：用：用一种核糖核酸酶水解一种核糖核酸酶水解rRNArRNA，可产生一系列寡核苷，可产生一系列寡核苷酸片断。如果两种或两株微生物亲缘关系越接近，酸片断。如果两种或两株微生物亲缘关系越接近，则它们产生的则它们产生的寡核苷酸片断的顺序寡核苷酸片断的顺序也越近，反之也越近，反之亦然。亦然。古菌域这个古菌域这个“第三界生物第三界生物”正是基于正是基于16S 16S rRNArRNA寡核苷酸序列比较分析而确定的。寡核苷酸序列比较分析而确定的。28微生物的分类医学知识四四、数值分类法、数值分类法 20 20世纪世纪6060年代，随计算机的应用而发展的细年代，随计算
31、机的应用而发展的细菌分类方法。它对细菌的各种生物学性状按菌分类方法。它对细菌的各种生物学性状按“等重等重要原则要原则”进行分类，一般需选用进行分类，一般需选用5050项以上的项以上的形态的、形态的、生理的、生化的、遗传的、生态的和免疫的生理的、生化的、遗传的、生态的和免疫的特征等特征等指标逐一进行比较，通过计算机分析各菌间相似度，指标逐一进行比较，通过计算机分析各菌间相似度，划分细菌的属和种，并确定它们的亲缘关系。划分细菌的属和种，并确定它们的亲缘关系。29微生物的分类医学知识 数值分类可大致分为数值分类可大致分为5 5个步骤：个步骤：1.1.确定分类单位和选择分类特征确定分类单位和选择分类特
32、征：数值分类最数值分类最低等级的分类单位称低等级的分类单位称操作分类单位（操作分类单位（OTUOTU），OTUOTU可以是菌株可以是菌株、种或属等。种或属等。选择选择 50 50个个以上以上乃至几百个乃至几百个，所选性状尽可能所选性状尽可能包括包括微生物的各个方面。微生物的各个方面。2.2.性状编码：性状编码：将实验测得的结果将实验测得的结果 ，如阳性用如阳性用“+”表示，阴性用表示，阴性用“-”表示表示，转化成计算机能转化成计算机能识别、运算的符号识别、运算的符号并并编码后，把它们排列成序号，编码后，把它们排列成序号，形成一个性状（原始数据）矩阵，然后分别用形成一个性状（原始数据）矩阵，然后
33、分别用1 1（阳性）和（阳性）和0 0（阴性）符号输入计算机。（阴性）符号输入计算机。30微生物的分类医学知识 3.3.计算两菌株间的相关系数：计算两菌株间的相关系数：计算机运用专计算机运用专门编写的程序，对门编写的程序，对OTUOTU进行两两比较，最后计算进行两两比较，最后计算出出OTUOTU之间总的相似系数。之间总的相似系数。4.4.列出相似度矩阵：列出相似度矩阵：由计算机计算各由计算机计算各OTUOTU之之间的相似性并根据相似性的数值进行聚类分析、间的相似性并根据相似性的数值进行聚类分析、分群归类，得到相似度矩阵，即分群归类，得到相似度矩阵，即S S矩阵。例如我们矩阵。例如我们对对101
34、0个菌株进行数值分类，经过系统聚类得到个菌株进行数值分类，经过系统聚类得到图图A A的的S S矩阵，相似度为百分数，矩阵，相似度为百分数，100100表示每个表示每个OTUOTU自自己与自己相比，自然全同。己与自己相比，自然全同。31微生物的分类医学知识 将相似度高的和低的分别列在一起，结果得到将相似度高的和低的分别列在一起，结果得到图图B B 所示的矩阵。所示的矩阵。1010个菌株的相似度矩阵个菌株的相似度矩阵 对对1010个菌株进行数值分类，经过系统聚类得到个菌株进行数值分类，经过系统聚类得到图图A A的的S S矩阵矩阵32微生物的分类医学知识 图图C 10C 10个菌株间相似度的树状谱个
35、菌株间相似度的树状谱 虚线表示各菌株相似度的水平，可用作属虚线表示各菌株相似度的水平，可用作属与种两个不同层次的分类单元与种两个不同层次的分类单元34微生物的分类医学知识第三节第三节 微生物的分类系统微生物的分类系统一、生物的界级分类学说一、生物的界级分类学说两界系统两界系统三界系统三界系统四界系统四界系统五界系统五界系统六界系统六界系统35微生物的分类医学知识36微生物的分类医学知识 20 20世纪世纪7070年代末美国的伍斯（年代末美国的伍斯（WoeseWoese）等人对大）等人对大量微生物和其他生物进行量微生物和其他生物进行16S rRNA16S rRNA（或（或18S rRNA18S
36、rRNA）的寡核苷酸测序，并比较其同源性水平后，首次提的寡核苷酸测序，并比较其同源性水平后，首次提出了生命第三种形式出了生命第三种形式古菌古菌的存在的存在。随后他及其同事们又对大量菌株进行随后他及其同事们又对大量菌株进行16S rRNA16S rRNA（或（或18S rRNA18S rRNA）序列研究，相继发现极端啫盐菌和）序列研究，相继发现极端啫盐菌和极端嗜酸嗜热菌也和产甲烷菌一样，具有既不同于极端嗜酸嗜热菌也和产甲烷菌一样，具有既不同于其他细菌也不同于真核生物的序列特征，而它们之其他细菌也不同于真核生物的序列特征，而它们之间则具有许多共同序列，从而提出了间则具有许多共同序列，从而提出了三域
37、学说三域学说（Three Domains TheoryThree Domains Theory），即将生物分为三域），即将生物分为三域：古古菌域、细菌域菌域、细菌域和和真核生物域。真核生物域。37微生物的分类医学知识 系统发育树系统发育树(phylogenetic tree)(phylogenetic tree)通过比较生物大分子序列差异的数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点是用一种树状分枝的图型来概括各种(类类)生物之间的亲缘关系。生物之间的亲缘关系。38微生物的分类医学知识系统发育树系统发育
38、树39微生物的分类医学知识 1.1.提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法；关系的方法；2.2.对探索生命起源及原始生命的发育进程提供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了线索和理论依据 3.3.突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性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；的限制，建立了全新的分类理论；4.4.为微生物生物多样性和微生物生态学研究建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
39、究。直接对生态环境中的微生物进行研究。意义：意义：40微生物的分类医学知识一、一、细菌的分类系统细菌的分类系统 伯杰氏手册最初是由美国宾夕法尼亚大学伯杰氏手册最初是由美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰（的细菌学教授伯杰（D.BergeyD.Bergey）（）（1860193718601937）及其）及其同事为细菌的鉴定而编写，第同事为细菌的鉴定而编写，第1 1版名为伯杰氏鉴定版名为伯杰氏鉴定细菌学手册（细菌学手册（Bergeys Manual fo Deteminative Bergeys Manual fo Deteminative BacteriologyBacteriology）。该书自
40、）。该书自19231923年第年第1 1版问世以来，已进版问世以来，已进行过行过8 8次修改，现已发行第次修改，现已发行第9 9版。版。伯杰氏手册伯杰氏手册:是目前进行细菌分类、鉴定的最是目前进行细菌分类、鉴定的最重要参考书，其特点是描述非常详细，包括对细菌各重要参考书，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。个属种的特征及进行鉴定所需做的实验的具体方法。41微生物的分类医学知识 第一版第一版(系统手册系统手册)19841984年问世，至年问世，至19891989年年出齐，共出齐，共4 4卷。卷。19941994年又将伯杰氏年又将伯杰氏系统系统细菌学手册
41、细菌学手册1 14 4卷中有关属以上分类单元的分类鉴定资料进行卷中有关属以上分类单元的分类鉴定资料进行少量的修改补充后汇集成一册仍用原来的书名出版，少量的修改补充后汇集成一册仍用原来的书名出版，故称伯杰氏鉴定细菌学手册第故称伯杰氏鉴定细菌学手册第9 9版。版。第二版第二版 系统手册系统手册 分分5 5卷，将从卷，将从20002000年起陆年起陆续出版。续出版。第第2 2版与第版与第1 1版最大的区别，是将原核生物版最大的区别，是将原核生物分为分为古菌域古菌域和和细菌域细菌域，主要是基于分子系统发育资，主要是基于分子系统发育资料而不是表型特征。料而不是表型特征。42微生物的分类医学知识 系统手册
42、第系统手册第1 1版版共分共分4 4卷卷：第一卷：一般医学和工农业方面重要的革兰氏阴性第一卷：一般医学和工农业方面重要的革兰氏阴性 细菌，共分细菌，共分1111个组。个组。第二卷：放线菌以外的革兰氏阳性细菌，分第二卷：放线菌以外的革兰氏阳性细菌，分6 6个组。个组。第三卷：光合细菌、古细菌、蓝细菌及其他革兰氏第三卷：光合细菌、古细菌、蓝细菌及其他革兰氏 阳性细菌，分阳性细菌，分8 8个组。个组。第四卷：放线菌，分第四卷：放线菌，分8 8个组。个组。43微生物的分类医学知识系统手册第系统手册第2 2版版 内容为：内容为：第一卷：第一卷：1 11414组，包古菌、蓝细菌、光合细菌和最组，包古菌、蓝
43、细菌、光合细菌和最 早分支的属。早分支的属。第二卷：第二卷：15151919组，包括变形杆菌（属组，包括变形杆菌（属G G-真细菌类）。真细菌类）。第三卷：第三卷：20202222组，包括低（组，包括低（G+CG+C）mol%mol%的的G G+菌。菌。第四卷：第四卷：2323组，包括高（组，包括高（G+CG+C）mol%mol%值值的的G G+菌（放菌（放 线菌类线菌类及相关的及相关的G G+菌）。菌）。第五卷：第五卷：24243030组，包括浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、组，包括浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌、梭杆菌（属拟杆菌、梭杆菌（属G G-菌类）。菌类）。44微生物的分类医学知识二 真
44、菌（菌物）分类系统真菌（菌物）分类系统 真菌的分类系统较多，有真菌的分类系统较多，有G.W.MartinG.W.Martin（19501950年）、年）、G.C.Ainsworth(1966G.C.Ainsworth(1966年年)、R.H.WhittakerR.H.Whittaker（19691969年）、年）、MargulisMargulis（19741974年）、年）、LeedaleLeedale（19741974年）、年）、J.E.SmithJ.E.Smith（19751975年）和年）和C.JAlexopoulosC.JAlexopoulos（19791979年）等分类系统。年）等分
45、类系统。目前多数趋向于应用目前多数趋向于应用AinsworthAinsworth等建立的分类系统。等建立的分类系统。AinsworthAinsworth（19831983年）的第年）的第7 7版分类系统，它把真菌界分版分类系统，它把真菌界分成成粘菌门粘菌门和和真菌门真菌门。根据其营养方式、细胞壁成分和。根据其营养方式、细胞壁成分和形态等特点，将真菌归属于真菌门，下设形态等特点，将真菌归属于真菌门，下设5 5个亚门，能个亚门，能反映一定的系统发育关系。反映一定的系统发育关系。45微生物的分类医学知识第四节第四节 微生物的鉴定微生物的鉴定一一、常规鉴定常规鉴定工作步骤工作步骤:获得该微生物的纯培养
46、物（获得该微生物的纯培养物（pure culturepure culture）；）；测定一系列必要的鉴定指标；测定一系列必要的鉴定指标；查找权威性的菌种鉴定手册查找权威性的菌种鉴定手册。46微生物的分类医学知识二、二、快速鉴定快速鉴定1.API1.API细菌数值鉴定系统（细菌数值鉴定系统（API SyslemAPI Syslem）2 2、Enterotube Enterotube 系统系统3 3、Biolog Biolog 全自动或手动细菌鉴定系统全自动或手动细菌鉴定系统47微生物的分类医学知识1.API 1.API 细菌数值鉴定系统细菌数值鉴定系统菌种菌种基本培养基基本培养基（液体）（液体）
47、菌悬液菌悬液检测、编码、查表、鉴定检测、编码、查表、鉴定适用于适用于APIAPI鉴定细鉴定细菌有菌有700700多种多种 法国生物-梅里埃公司生产。约有1 000 种生化反应,可鉴定的细菌大于550 种。目前中国各级疾病预防控制机构在细菌学检验中比较多地应用了此项技术。48微生物的分类医学知识2.Enterotube 2.Enterotube 系统系统 不同培养基分装不同小槽中，同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。步接种，培养后检测、查表、鉴定。49微生物的分类医学知识3.Biolog3.Biolog全自动或手动细菌鉴定系统全自动或手动细菌鉴定系统 在在9696孔的细菌培养板上检测微生物对不同发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。酵性碳源利用情况进行的分类鉴定。自动化、快速自动化、快速 可鉴定细菌有可鉴定细菌有11401140多多种、酵母菌种、酵母菌267267种、目前种、目前已经可用于丝状真菌。已经可用于丝状真菌。每个孔中含有每个孔中含有不同的底物不同的底物菌悬液或菌悬液或无菌水无菌水50微生物的分类医学知识
