微生物的分类和鉴定.docx

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微生物的分类和鉴定

第十章微生物的分类和鉴定

一、名词解释：

01.系统学（systematics）：

是研究生物多样性及其分类和演化关系的科学。

分子系统学是检测、描述并揭示生物在分子水平上的多样性及其演化规律的科学。

研究内容包括了群体遗传结构、分类学、系统发育和分子进化等领域。

02.系统树：

在研究生物进化和系统分类中，常用一种树状分支的图型来概括各种（类）生物之间的亲缘关系，这种树状分支的图型也称为发育树（phylogenetictree）。

03.分子系统树：

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。

04.微生物分类学（microbialtaxonomy）：

是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条例清楚的各种分类单元或分类群的科学，其具体任务有三，即分类、鉴定和命名。

05.分类（classification）：

根据文献资料，经过科学的归纳和理性的思考，整理成一个科学的分类系统。

即解决从个别到一般或从具体到抽象的问题。

06.鉴定（identification）：

通过详细观察和描述一个未知名称纯种微生物的各种性状特征，然后查找现成的分类系统，以达到对其知类、辨名的目的。

即解决从一般到特殊或从抽象到具体的问题

07.命名（nomenclature）：

为一个新发现的微生物确定一个新学名的过程。

08.培养物（culture）：

是指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。

如果某一培养物是由单一微生物细胞繁殖产生的，就称之为该微生物的纯培养物（pureculture）。

09.菌株（strain）：

从自然界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；用实验方法（如通过诱变）所获得的某一菌株的变异型，也可以称为一个新的菌株，以便与原来的菌株相区别。

菌株是微生物分类和研究工作中最基础的操作实体。

10.标准菌株：

指能代表这个种的各典型性状的一个被指定的菌株。

11.种群（population）：

也有人译为群体、居群或群丛等，是指一定空间中同种个体的组合。

每一个物种在自然界中的存在，都有一定的空间结构，在其分散的、不连续的居住场所或分布区域内，形成不同的群体单元，这些群体单元就称为居群。

12.种（species）：

是生物分类中基本的分类单元和分类等级。

它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属的其他物种有明显差异的一大群菌株的总称。

13.型（form/type）：

常指亚种以下的细分，当同种或同亚种不同菌株之间的性状差异，不足以分为心的亚种时，可以细分为不同的型。

例如，按抗原特征的差异分为不同的血清型；按对噬菌体裂解反应的不同分为不同的噬菌型等等。

14.亚种/变种（subspecies/variety）：

当某一个种内的不同菌株存在少数明显而稳定的变异特征或遗传性而又不足以区分成新种时，可以将这些菌株细分成两个或更多的小的分类单元—亚种。

亚种是正式分类单元中地位最低的分类等级。

变种是亚种的同义词。

15.真菌（fungi）：

是不含叶绿体、化能有机营养、具有真正的cell核，含有线粒体、以孢子进行繁殖、不运动的典型的真核微生物。

16.粘菌（slimemolds）：

又称粘质霉菌，是非光合营养的真核微生物，不含叶绿素，吞噬方式摄食，产孢子和子实体等表型特征使它们介于真菌和原生动物之间。

17.热原体（Thermoplasma）：

在古生菌中，有一类无细胞壁的原核生物很像支原体，由于他们无细胞壁、嗜热、嗜酸、行好氧化能有机营养，所以称为热原体。

二、填空：

01.细菌分类鉴定的主要文献是《伯杰氏细菌学鉴定手册》。

02.对生物系统发育进行研究，最合适的揭示各类生物亲缘关系的大分子物质是rRNA，特别是16SrRNA。

03.rRNA序列测定和分析方法有：

寡核苷酸编目法和全序列分析法。

04.对于序列目录资料进行分析比较，常采用相似性系数和序列印迹法来比较各微生物之间的亲缘关系。

05.系统树分为无根树和有根树两种形式

06.在系统树图型中分枝的末端和分枝的连接点，称为结（nod），代表生物类群；分枝末端的结代表仍生存的种类。

07.构建分子系统树，最常用的是最节省分析法或称简约法。

这种推断谱系的原则是：

在所有可能的谱系关系中，涉及进化改变的序列特征数最少的谱系是最可信的。

08.20世纪70年代，Woese根据16SrRNA（18SrRNA）序列分析，将生物界分为三界（后改称三个域）：

古细菌、真细菌、真核生物。

1990年他又把它们改成为Bacteria（细菌）、Archaea（古生菌）和Eukarya（真核生物），并构建了三界（域）生物的系统树。

09.分类单元（taxon，复数taxa）是指具体的分类群。

它有七个基本的分类等级（或分类阶元）即：

界、门、纲、目、科、属、种。

在微生物分类中，还有一些非正式的类群术语，如种以上的有群、组系；亚种以下的有培养物、菌株、居群、型。

10.根据国际命名法规，证实分类单元的学名，必须用拉丁词或其他词源经拉丁化的词命名，种名的命名是用双名法（binominalnomenclature）。

命名，即种的学名由属名加种名加词两部分组合而成。

11.微生物数据存储、检索和分析中心是世界微生物数据中心（WDC）。

我国微生物资源数据库（MRDC）包括微生物的性状库、产品市场信息库、名称库、名词库、国际交流用RKC代码库和一个微生物数值分析软件包MINTS。

12.微生物多样性是生物多样性的一个重要组成部分，生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性等。

13.产甲烷古生菌进行自养生长时，CO2是碳源，利用H2作为CO2的还原剂以合成有机物，利用甲烷发酵或乙酸盐呼吸来获取能量，乙酸可以刺激生长。

14.所有的产甲烷古生菌都能利用NH4＋作为氮源，少数种可以固定分子态的氮。

15.绝大多数的超嗜热古生菌专性厌氧，以硫作为电子受体，进行化能有机营养或化能无机营养的厌氧呼吸产能代谢。

16.超嗜热古生菌种的热网菌属（Pyrodictium）的细胞最高能在110℃生长，产生占细胞总量80%的一种蛋白质，这种蛋白质有两种酶活性，一种是催化ATP合成的酶活性；另一种活性是作为一种分子伴侣（Molecularchaperon）。

17.目前已知最古老的真核生物是双滴虫（Diplomonads）和微孢子虫（Microsporidia），他们具有细胞核，但没有线粒体。

18.根据核糖体RNA序列分析，藻类的系统发育是离散性很明显的异质类群。

三、问答题：

1.16SrRNA公认为谱系分析的“分子尺”的原因是什么？

答：

（1）rRNA参与生物蛋白质的合成过程，其功能是任何生物都必不可少，而且在生物进化史中，其功能保持不变。

（2）在16SrRNA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。

（3）16SrRNA相对分子量大小适中（约1540个核苷酸），便于序列分析。

（4）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中（真核生物中其同源分子是18SrRNA）。

因此，它可以作为测量各类生物进化的工具。

2.rRNA序列测定和分析的方法有哪些？

答：

（1）寡核苷酸编目分析法：

将纯化的16SrRNA用核糖核酸酶处理，分离这些片段，并用同位素体外标记，然后用双向电泳层析法，分离这些片段，用放射自显影技术确定不同长度的寡核苷酸斑点在电泳图谱中的位置，小片段的寡核苷酸分子序列即可确定。

对于大的片段可进行二级或三级分析。

将所有要比较的微生物的序列目录编好后，即可对这些序列目录资料进行分析比较。

采用的比较方法有相似性系数法和序列印迹法。

相似性系数法：

通过计算相似性系数NAB值来确定微生物之间的关系SAB=2×NAB（NA+NB）。

如果SAB=1，说明两菌株rRNA序列相同，是同一进化时间的微生物，如果SAB<0.1，两菌株亲缘关系很远。

序列印迹法：

是通过序列比较后，若发现某些序列仅为某种（群）微生物所特有，这些序列可作为其印迹序列，它可以作为该系统发育群的标志。

（2）全序列分析法：

最常用的是直接序列分析法，用反转录酶和双脱氧序列分析，可以对未经纯化的rRNA抽提物进行直接的序列测定。

抽提总rRNA，用少量与16SrRNA某些高度保守区内的碱基序列互补的DNA寡核苷酸（15~20个）作引物与其混合，然后加入反转录酶和32P标记的双脱氧ATP和其他三种未标记的双脱氧核苷酸混合，分成四等份，往每一份中加入少量四种不同的2,3-双脱氧核苷酸。

反转录酶以16SrRNA为模板并复制DNA，通过双脱氧核苷酸类似物的随机结合终止在不同位点上的反转录。

最后分别用电泳法分离所产生的DNA片段。

根据四个反应体系DNA片段在电泳凝胶上的排列，用放射自显影技术解读互补的DNA顺序，从而推断出16SrRNA顺序。

更新的技术：

用人工合成的与16SrRNA保守区内的序列互补的寡核苷酸作引物，用PCR技术来扩增16SrRNA的基因，再以类似的上述方法的双脱氧序列分析法进行直接的序列分析。

3.关于细菌新名称的发表有何规定？

答：

根据细菌命名法规的规定，新细菌名称的发表应在公开发行的刊物上进行。

若新名称是在国际系统细菌学杂志（IJSB）以外杂志上发表，还必须经过新名称的合格化发表，即将有效发表的英文附本送交IJSB审查，被认为合格后，在该杂志上定期发公布，命名日期即从公布之日算起，否则不算合格发表。

发表新名称时，应在新名称之后加上所属新分类等级的缩写词，如新目“ord.nov”、新属“gen.nov”、新种“sp.nov”等。

4.简要介绍《伯杰氏手册》及其第九版的特征。

答：

（1）《伯杰氏鉴定细菌学手册》（Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology），最初是由美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授D.Bergey及其同事为细菌的鉴定而编写的，该书于1923年问世，简称《伯杰氏手册》，今已有九版。

（2）《伯杰氏手册》（1994）第九版根据表型特征把细菌分成4个类别35群。

特点：

①该书的目的只是为了鉴别那些已经被描述和培养的细菌，并不把系统分类和鉴定信息结合起来；②其内容的编排严格按照表型特征，所选择的排列是实用的，为了有利于细菌的鉴定，并不试图提供一个自然分类系统；③手册抽取了《伯杰氏系统细菌学手册》四卷的表型信息，并包括了尽可能多的新的分类单元，其有效发表的截止日期是1991年1月。

5.简介《伯杰氏系统细菌学手册》。

答：

（1）在1984~1989年间，《伯杰氏手册》的出版者出版了《伯杰氏系统细菌学手册》（Bergey’sManualofSystematicBacteriology），简称《系统手册》第一版。

该手册不同于《鉴定手册》，首先是在各级分类单元中广泛采用细胞化学分析、数值分类方法和核酸技术，尤其是16SrRNA寡核苷酸序列分析技术，以阐明细菌的亲缘关系，并对第八版手册的分类作了必要的调整。

该手册分四卷出版。

第一卷（1984）内容为一般、医学或工业的革兰氏阴性菌；第二卷（1986）为放线菌以外的革兰氏阳性细菌；第三卷（1989）为古细菌和其他的革兰氏阴性细菌；第四卷（1989）为放线菌。

（4）《系统手册》第二版，2000年编辑完成，共5卷，是对第一版进行新的修订，更多的依靠系统发育资料对细菌分类群的总体安排进行了较大的调整。

共收集了原核微生物4727个种。

第1卷：

1~14组，包括古生菌、蓝细菌、光合细菌最早分支的属：

第2卷：

15~19组，包括变形杆菌（属革兰氏阳性真细菌类）；第3卷：

20~22组，包括低G+C含量的革兰氏阳性细菌类；第4卷：

23组，包括高G+C含量的革兰氏阳性细菌类（放线菌）；第5卷：

24~30组，包括浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌和梭杆菌（属革兰氏阳性细菌类）。

6.真菌自成一界的原因是什么