微生物分类学
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微生物分类的方法
1.形态学分类:
-非细胞型微生物(病毒):根据其核酸类型、壳体结构、基因组大小和结构等特征分类。
-原核细胞型微生物(细菌、古菌):通过显微镜观察它们的形态如形状、排列方式(杆菌、球菌、螺旋菌等)、染色反应(革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌)、鞭毛结构以及特殊结构(芽孢、荚膜等)来初步分类。
-真核细胞型微生物(真菌、原生动物等):根据孢子形态、菌丝构造、繁殖方式等进行区分。
2.生理生化特征:
-进行一系列生化实验,例如糖发酵试验、氧化酶试验、触酶试验、脂肪酸组成分析等,以确定微生物在新陈代谢上的差异并据此分类。
3.分子生物学方法:
-DNA-DNA杂交技术:比较不同微生物间全基因组或者特定基因序列的相似度,以此作为分类依据。
-16SrRNA基因测序:这是细菌和古菌分类的金标准,通过分析16SrRNA基因序列的同源性和系统发育关系进行分类。
-基因组学分析:随着高通量测序技术的发展,对微生物全基因组进行测序,通过比对基因组序列构建系统发育树,实现更精细的分类。
4.生态分布与功能特性:
-微生物在自然环境中的分布、生存策略及所起的生态功能也是分类的重要参考因素。
微生物的分类方法微生物是指肉眼无法看到的微小生物,主要包括原核生物和真核生物两大类。
原核生物主要包括细菌和蓝藻,真核生物则包括真菌、原生动物和微藻等。
对于微生物的分类,科学家们采用了多种方法,其中最常用的是基于形态学、生理学、生态学和分子生物学的分类方法。
下面将介绍这些分类方法的主要内容。
1.形态学分类:这是最早也是最基础的分类方法,主要根据微生物的形态特征进行分类。
例如,根据细菌的形状,可以将其分为球形细菌(如链球菌)、杆状细菌(如大肠杆菌)和螺旋细菌(如梅毒螺旋体)等。
此外,还可以根据真核微生物的细胞结构和生殖特征进行分类。
3.生态学分类:这种分类方法是根据微生物在自然界中的生活习性和分布情况进行分类。
例如,根据微生物生活的环境,可以将其分为土壤微生物(如放线菌)、水体微生物(如蓝藻)和肠道微生物(如乳酸菌)等。
此外,还可以根据微生物在生态系统中的作用,将其分为分解者、产生者和共生微生物等。
4.分子生物学分类:这种分类方法是根据微生物的基因组序列和分子结构进行分类。
利用分子生物学技术,可以通过测定微生物的DNA序列,比较不同微生物之间的遗传关系和相似性,从而将其分类到不同的系统发生树分支上。
此外,还可以利用分子标记的方法,如PCR和基因测序,快速鉴定微生物的种类。
除了以上分类方法外,还有一些更细致和专业的分类方法,比如对特定微生物群体进行研究的分类方法。
例如,对细菌进行分类可以使用质谱分析技术,对真菌进行分类可以使用菌株的生长特性和生殖结构等特征。
总的来说,微生物的分类方法是一个不断发展和完善的过程。
随着技术的进步和对微生物世界的深入了解,我们对微生物的分类将更加准确和精细,为微生物相关领域的研究和应用提供更好的支持。
微生物分类学(microbial taxonomy)是一门按微生物的等级关系把它们安排成条理清楚的各种分类单元或分类群(taxon)的科学。
它具体的任务有三即分类(classificontion)、鉴定(indentification)和命名(namendature)微生物的分类单位。
一、种以上的分类单位(一)七级分类单位1、界(kingdom)(拉:Regnum)2、门(Phylum)(拉:Phylum)或Division(拉:Divisio)3、纲(class)(拉:classis)4、目(order)(拉:order)5、科(Family)(拉:Family)6、属(Genus)(拉:Genus)7、种(Species)(拉:Species)(二)种的概念1、亚种(Subspecies, subsp., SSP.)2、变种(Variety, Var.)(三)型(form)(四)类群(group)(五)菌株(strain)(六)学名:按照《国际的菌命名法规》命名,国际学术具公认并通用的正式名字。
命名原则:双名法,由瑞典林奈氏(Linnaeus)提出的。
即:学名=属名+种名+首次定名人+现名定名人+定名年份。
1、属名:拉丁词、希腊词或拉丁化学的其它外来词所构成为名词。
表示该属的特征;有时可用人或地名。
2、种名:拉丁语中的形容词,也可用人名或地名表示。
3、亚种或多种:属名+种名+subsp或Var.+ 种(或复种)的加词。
4、某属中一个种或几个种时,属后加sp.或SPP. 微生物的分类系统。
二、原核生物分类系统(细菌、放线菌、蓝细菌,支原体、衣原体、立克次氏体等)《伯杰氏细菌鉴定手册》(Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology)(1923-1974的1-8版)《伯杰氏系统细菌学手册》(Bergey’s Manual of systematic Bocteriology, 1984)三、真菌的分类系统(酵母菌、霉菌、食用真菌、原生动物、薄类等)Ainswerth(1973)的分类系统。
药用微生物学一、引言药用微生物学是生物医药领域的重要分支,主要研究微生物的分类、生理、病理、药物、免疫、流行病学、诊断学以及基因组学与蛋白质组学等方面。
通过对药用微生物学的研究,可以为人类提供有效的药物和治疗方法,预防和治疗各种疾病。
二、微生物分类学微生物分类学是药用微生物学的基础学科之一,主要依据微生物的形态、结构、生理特性等对其进行分类。
细菌是药用微生物学中最重要的研究对象之一,其形态多种多样,包括球形、杆状、螺旋形等。
根据革兰氏染色法,细菌可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类,每种细菌具有不同的分类地位和生理特性。
三、微生物生理学微生物生理学是研究微生物生命活动的学科。
不同的细菌具有不同的生理特性,包括营养需求、温度和湿度适应性、气体需求等。
细菌的繁殖方式包括二分裂、芽殖、裂殖等,其生长曲线和生长条件对药物的研制和应用具有重要影响。
此外,细菌的代谢反应也是药用微生物学的研究重点之一,包括能量产生、物质分解等过程。
四、微生物病理学微生物病理学是研究微生物引起疾病的学科。
细菌在体内通过抵抗免疫系统的清除,破坏人体正常的生理机能,导致疾病的发生。
不同的细菌会引起不同的疾病,如肺炎链球菌引起肺炎、霍乱弧菌引起霍乱等。
细菌疾病的诊断和防治是药用微生物学的重要任务之一。
五、微生物药物学微生物药物学是研究微生物来源的药物的学科。
许多抗生素、抗菌剂和抗肿瘤药物等都是由微生物产生的。
微生物药物的生产和应用对于人类疾病的预防和治疗具有重要意义。
例如,青霉素就是由霉菌产生的一种广谱抗生素,可以抑制细菌细胞壁的合成,对于多种细菌感染都有效。
六、微生物免疫学微生物免疫学是研究免疫系统对微生物的应答和防御的学科。
免疫系统是人体对抗外来病原体的重要防线,包括非特异性免疫和特异性免疫两种。
非特异性免疫主要包括皮肤、黏膜等天然屏障以及巨噬细胞等免疫细胞的作用;而特异性免疫则包括B细胞和T细胞等淋巴细胞的应答反应以及抗体和补体的作用。
微生物分类和系统学是微生物学领域中重要的学科。
微生物是指那些在肉眼无法看见的生物体,它们包括细菌、真菌、病毒、原生动物等等。
微生物在自然界中起到了重要的生态和环境作用,而对于人类来说,微生物的分类和系统学的研究则对于保障人类健康和安全至关重要。
微生物分类,是指将微生物按照某种系统进行划分和分级的过程。
在微生物分类学中,常采用拉丁命名法(Latin nomenclature),即通过对物种的分类和命名,构建出每个物种的分类学体系。
这里的物种指的是一个种群,它们具有一定的形态学、生理学和基因学特征,可以独立存在并繁殖。
根据最新的微生物分类学,微生物可分为五大类:细菌、古菌、真菌、原生动物和病毒。
其中,细菌和古菌都是原核生物(prokaryotes),而真菌、原生动物和病毒则是真核生物(eukaryotes)。
从进化上看,原核生物和真核生物的分离,标志着生命在地球上的一个重要事件。
微生物的分类体系逐渐被发展和完善,并且不断加入新的分类单位。
例如,近年来微生物分类体系中加入了微型菌株微生物(细菌)、甲烷菌(古菌)等等。
微生物系统学则指的是研究微生物分类体系及其演化史的学科。
在微生物系统学中,通过对微生物形态、生理和遗传水平的分析,可以了解微生物间的亲缘关系和演化历史。
在这一领域中,细菌是研究的热点,因为细菌是最简单、数量最大的微生物类群,对应着进化过程中最早的生命形态。
另外,真菌的分类和系统学也备受关注,因为它们在自然界中扮演着重要的角色,如分解和循环有机物质,产生抗生素等等。
研究的重要性在于,它们可以为人类解决各种问题提供又一个思路和方法。
例如,通过确定某种微生物和特定疾病之间的关联性,可以开发出针对该疾病的特效药物;通过对微生物进化历史的研究,也可以为了解生命进化规律提供重要的研究线索。
相对于其他科学领域,研究起步较晚,还存在着很多问题和未知物种待发现。
因此,科学家们需要不断深入研究和探索,以更好地理解和利用微生物的价值和意义。
微生物的分类学和鉴定技术微生物是指体形微小而能自主繁殖的生物体,包括细菌、真菌、病毒等多种类型。
微生物是生命的基础单元之一,广泛存在于自然界和人类体内,既有益于人类,也可能对人类健康构成威胁。
因此,了解微生物的分类学和鉴定技术对于生命科学和医疗保健等领域具有重要意义。
一、微生物分类学微生物分类学是指对微生物进行分类和鉴定的学科,其目的是建立一套科学的分类体系,以方便研究、鉴定和应用。
微生物分类学的基础是形态学、生理学和生化学等,通过对微生物形态、生长特性、代谢产物等进行研究,进而归纳出微生物的分类系统。
目前,主要的微生物分类方法包括形态学、生理学、生化学、分子生物学等。
1. 形态学分类法形态学分类法是最早的微生物分类法之一,通过对微生物的形态特征进行分类和鉴定。
该方法主要适用于细菌和真菌等多细胞体生物,通过观察细胞形态、胞壁、胞膜、菌落等特征,将其划分为不同的种类。
例如,细菌可以根据形态、大小、染色性质、运动方式等特征进行分类,如革兰氏染色可以将细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,形态特征可以将细菌分为球菌、杆菌、弧菌、螺旋杆菌等。
2. 生理学分类法生理学分类法是根据微生物的代谢特性进行分类和鉴定。
通过研究微生物的营养需求、代谢能力、乳酸发酵等特征,将其划分为不同的种类。
该方法适用于细菌和真菌等多细胞体生物。
例如,乳酸杆菌可以通过研究其乳酸代谢能力进行分类,如以乳酸杆菌为主发酵的食品,可根据不同的发酵条件来控制菌群的比例,进而产生不同种类的发酵食品。
3. 生化学分类法生化学分类法是根据微生物代谢产物和生化反应特征进行分类和鉴定,通过研究微生物代谢物质的产生和分解途径等,将其划分为不同的种类。
该方法适用于细菌和真菌等多细胞体生物。
例如,黄色链霉菌通过对黄色素的合成和代谢进行研究,可以发现其对糖类、氨基酸和核苷类物质的利用能力较为广泛,从而对其进行分类鉴定。
4. 分子生物学分类法分子生物学分类法是将微生物的分类鉴定从形态、生理、生化等方面转向生物分子水平的一种分类鉴定方法。
一、分类单元及其等级分类单元(taxon,复数taxa)是指具体的分类群,如原核生物界(Procaryotae)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等都分别代表一个分类单元。
和其他生物分类一样,细菌的分类单元也分为七个基本的分类等级(rank或category)或分类阶元,由上而下依次是:界、门、纲、目、科、属、种。
在分类中,若这些分类单元的等级不足以反映某些分类单元之间的差异时也可以增加亚等级,即亚界、亚门……亚种,在细菌分类中还可以在科(或亚科)和属之间增加族和亚族等级。
细菌分类单元的等级系统见表12-4。
值得强调的是,分类单元的的等级(阶元)只是分类单元水平的概括,它并不代表具体的分类单元。
除上述国际公认的分类单元的等级外,在细菌分类中,还常常使用非正式的类群术语。
如亚种以下常用培养物、菌株、居群和型;种以上常用群、组、系等类群名称;近年伍斯还在界上使用域(domain)(他把全部生物分为古生菌域、细菌域和真核生物域,域下面再分界)把域作为分类单元的最高级。
下面简要介绍一些常用的类群术语。
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(pure culture)。
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。
由于同种或同一亚种的不同菌株之间,某些生物学特征可能存在一定差异,就某些非鉴别性特征(不是定种或界定亚种的特征)而言,不同菌株可能存在重要差别。
因此在实际工作中,除了注意菌株的种名外,还要注意菌株的名称。
菌株名称常用数字编号、字母、人名、地名等表示。
如枯草杆菌ASI.398(Bacillus subtilis ASI.398)和枯草杆菌BF7658(Bacillus subtilis BF7658)分别代表枯草杆菌的两个菌株(ASI.398和BF7658分别为菌株的编号),这两个菌株,前者可用于生产蛋白酶,后者则可用于生产?-淀粉酶。
居群(population),population一词也有人译为群体、种群或群丛等,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,这些群体单元就称居群。
型(form或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。
由于type一词既代表型又可代表模式,为避免混淆,现在对表示型的词作了修改,用-var代替-type。
现将较常用的型的含义及其表达方式列于表12-3中。
上述亚种以下类群名称,虽然是非法定的,但却是普遍使用的习惯用语,其含义相对而言较明确。
在细菌分类中还常用群(group)、组(section)、系(series)等,这些类群名称用在不同场合,常常有非常不同的含义,可以是种水平上的类群,也可以代表属以上的分类单元的集合。
如《伯杰氏系统细菌手册》第一版中,主要根据表型特征将全部原核生物分为33组。
将假单胞菌属(Pseudomonas)内的90个种分为5组。
因此,在阅读文献时应注意区别。
下面分别介绍亚种以上等级正式分类的含义。
常用型的属术语及其含义生物型 biovar biotype 特殊的生理生化性状血清型 serovar serotype 不同的抗原特征致病型 pathovar pathotype 对宿主致病性的差异噬菌型 phagovar phagotype lysotype 对噬菌体溶解反应的差异形态型 morphovar morphotype 特殊的形态学特征种(species),是生物分类中基本的分类单元和分类等级。
作为分类单元的等级,种的地位低于属而高于亚种这是十分明确的。
种作为分类单元,它指的是“物种”,而物种概念目前还是生物学中尚未完全解决的问题。
在高等生物中,物种通常被看作是彼此杂交能繁殖的自然群体,这个群体与其它群体在生殖上是隔离的。
在这里,“生殖隔离”被看作是区分物种的标准。
由于原核生物缺乏严格意义的有性杂交,尽管也有人根据能否通过转导、转化、接合等途径进行基因物质交换来定种〔称之为基因种(genospecies)〕但因涉及基因交换机制的各中障碍,仅根据这个标准定种存在许多问题;目前还可根据基因序列资料来分种,如把DNA杂交同源性在60%~70%以上,或者16SrRNA序列同源性达97%以上的菌株定为一个种。
这一定种标准虽有其科学性,但在微生物分类中,目前尚难以普遍采用。
实际上,目前微生物分类中已经描述的种仍主要是根据各种特征(其中主要是表型特征)综合分析划分的因此微生物的种可以看作是:具有高度特征相似性的菌株群,这个菌株群与其它类群的菌株有很明显的区别。
正式由于微生物种的划分缺乏统一的客观的标准,分类学上已经描述的种潜在着不稳定性,有的种可能会随着认识的深入分种依据的变化而进行必要的调整。
亚种(subspecies)或变种(vzriety),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。
在《国际细菌命名法规》(1976年修订本)发表以前,变种是种的亚等级,因“变种”一词易引起词义上的混淆,1976年后,细菌中的亚等级一律采用亚种,而不再使用变种。
属(genus)是介于种(或亚种)与科之间分类等级,也是生物分类中的基本分类单元。
通常是把具有某些共同特征或密切相关的种归为一个高一级的分类单元,称之属。
在系统分类中,任何一个已命名的种都归属于某一个属。
当某一个种与其他相关属的种具有重要的区别时,也可以鉴定为只有一个种的属。
就一般而言,微生物属间的差异比较明显,但属的划分也没有客观标准。
因此,属水平上的的分类也会随着分类学的发展而变化,属内所含种的数目也会由于新种的发现或种的分类地位的改变而变化。
属以上等级分类单元。
像属的划分一样,系统分类中,把具有某些共同特征或相关的属归为更高一级的分类单元称为科;再把科归为目,……余此类推。
值得提出的是:在一个完整的分类系统中,每一个已命名的种都应该归属到某一个属、科、目、纲、门、界中,就像表12-4中所列举的普氏立克次氏体那样。
单实际上,许多细菌类群其科、目等级的分类学关系还不明确,所以有相当一部分细菌的属未能归入相应的科目中。
至于纲、门、界、的划分,目前也主要出在积累资料的研究探讨阶段,所以细菌(原核生物)的分类迄今未能建立一个完整的分类系统,以使各个分类等级水平上都有明确的分类位置。
表12-4 细菌分类单元的等级系统及分类单元的学名分类等级分类单元中文名称英文名称拉丁语名称学名举例,根据《伯杰氏手册》词尾新版第一卷(1984)界 Kingdom Regnum Procaryotae(原核生物界)亚界 Subkingdom Subregnum 门 Division Divisio Procaryotae(薄壁菌门)亚门 Subdivision Subdivisio 纲 Class Classis Scotobacteria(暗细菌纲)亚纲 Suborder Subclassis 目 Order Ordo -ales Rackettsiaceae(立克次氏体目)亚目 Suborder Subordo -ineae 科 Family Familia -aceae Rickettsiaceae(立克次氏体科)亚科 Subfamily Subfamilia -oideae (族) Tribe Tribus -eae Rickettsieae(立克次氏体族)(亚族) Subtribe Subtribus -inae 属 Genus Genus Rickettsia(立克次氏体属)亚属 Subgenus Subgenus 种 Species Species Rickettsia prowazekii(普氏立克次氏体)亚种 Subspecies Subspecies二、分类单元的命名生物名称分两类,一类是区域性的俗名(vernacular name);另一类是国际上统一使用的名称,即学名(scientific name)。
俗名是一个国家或地区使用的普通名称,如我们把引起人结核病的细菌叫“结核杆菌”,而英语称“tubercle bacillus”,而俄语则称“tyбepkyлёзнаяпалочка”。
俗名的优点是在一定的区域内通俗易懂便于记忆,但俗名有局限性,尤其是不便于国际间的交流。
所以为了使生物分类单元的名称能在国际上通用,就需要制定一个为各国生物学工作者共同遵守的命名法则,即国际生物命名法规,来管理生物分类单元的命名,以确保生物名称的统一性、科学性和实用性。
现在分别由国际动物命名法规、国际植物命名法规和国际细菌命名法规来分别管理各类生物的命名。
据报道,目前正在制定适用于各类生物的统一的国际生物命名法规,预计新的统一的生物命名法规到2000年正式实施,下面以细菌为例简要介绍有关微生物命名的基本常识。
1.分类单元的命名所有正式分类单元(包括亚种和亚种以上等级的分类单元)的学名,必须用拉丁词或其他词源经拉丁化的词名。
⑴ 属名属名用一个单数主格名词或当作名词用的形容词来表示,可以是阳性、阴性或中性,首字母要大写。
例如,Bacillus(芽孢杆菌属)(阳性),拉丁词,原意为“小杆菌”因该属菌有芽孢而译为?把挎吒耸艟 保籆lostridium(梭菌属)(中性),源于希腊词,原意为“纺锤状菌”;Salmonella(沙门氏菌属)(阴性),以美国细菌学家D.E.Salmon的姓氏命名。
⑵ 种名和其他生物一样,细菌的种名也用双名法(binomial nomenclature)命名,即种的学名由属名和种名加词两部分组合而成。
第一个次为属名,首字母要大写;第二个词为种名加词,常用形容词(要与属名性别一致),也可以用人名、地名、病名或其他名词(名词用主格或所属格形式),种名加词首字母不大写。
例如,Pseudomonas aeruginosa(铜绿色假单胞菌),其中,Pseudomons 是属名(假单胞菌属)(阴性);aeruginosa是种名加词,是拉丁语形容词(阴性),原意为“铜绿色的”;Mycobacterium tuberculosis(结核分枝杆菌),其中 Mycobacterium 是属名(分枝杆菌属)系希腊词源的复合词(中性),tuberculosis是种名加词,是希腊词和拉丁词缀合成的名词所属格形式,意为“结核病的”;Bacillus thuringiensis(苏云金芽孢杆菌),其中 thuringiensis是种名加词,它是德国地名Thuringia的拉丁语所属格形式。