生物实验技术

细菌分类学（taxonomy）是指对细菌进行分类、命名与鉴定的一门学科。它的任务是在全面了解细菌的生物学特征的基础上，研究它们的种类，探索其起源、演化以及与其他类群之间的亲缘关系，进而提出能反映自然发展的分类系统，并将细菌加以分门别类。它包括三个方面：分类（classification）、命名（nomenclature）和鉴定（identification）。

一、基本概念

1.细菌分类 是根据每种细菌各自的特征，并按照它们的亲缘关系分门别

类，以不同等级编排成系统。分类有两种：①以细菌的形态和生理生化特性为依据的表型特征分类法，包括有传统分类法（classical classification）和数值分类法(numericalclassification)；②用化学分析和核酸分析，以细菌大分子物质（核酸、蛋白质）结构的同源程度进行分类称种系分类（phylogenetic classification）或自然分类（natural classfication）。

2.细菌命名 在分类基础上，给予每种细菌一个科学名称，使之在生产实践、临床实践和科学研究工作中相互交流成为可能。按照细菌命名的法规，能保证所有的科研工作者以同样方式给予细菌命名。

3.细菌鉴定 将未知细菌按分类原则放入系统中某一适当位置和已知细菌比较其相似性，用对比分析方法确定细菌的分类地位。若与已知细菌相同即采用已知菌的名称，不同者则按命名原则确定一个新名称。

二、分类等级

细菌的分类等级和其他生物相同，依次为界（kingdom）、门（division）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）、种（species）。细菌属于原核生物界（procaryotae），包括有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体和螺旋体。

分类等级拉丁字尾比较固定，表示方法如下：目-ales、亚目-ineae、科-aceae、亚科-oideaae、族-eae、亚族-inae。

种是细菌分类的基本单位，将生物学性状基本相同的细菌群体归成一个菌种；性状相近、关系密切的若干菌种组成一个菌属；相近的属归为一科；依次类推。在两个等级之间，可添加次要的分类单位，如亚门、亚纲、亚属和亚种等。群和组不是正式分类等级，是泛指具有某种共同特性的某个集体，任何等级都可借用。

同一菌种的各个细菌，在某些方面仍有一定的差异，可再分成亚种（subspecies），亚种以下的分类等级为型（type），以区别某些特殊的特征。例如抗原结构不同而分的血清型（serotype）；对噬菌体敏感性不同的噬菌体型（phagetype）；对细菌素敏感性不同的细菌素型（bacteriocin-type），生化反应和某些生物学性状不同的生物型（biotype）。

由不同来源分离的同一种、同一亚种或同一型的细菌，称为株（strain）。株的建立是从一次单独分离物的单个原始菌落传代的纯培养物，例如从10个肺结核患者的痰液中分离出的10株结核分枝杆菌。具有某种细菌典型特征的菌株称为模式菌（typical strain）或标准菌株（standardstrain），它是该种菌株的参比菌株。在细菌的分类、鉴定和命名时以模式菌为依据，也可作为质量控制的标准。

三、细菌命名法

《国际细菌命名法典》（the international code ofnomencluture ofbacteria）1990年修订本（1992年ASM出版）是目前公认的命名法典，是在1975年出版的基础上，经历了10余年，3届国际微生物学会议的努力而通过的一部法典，它确认了1980年1月1日后，由国际系统细菌学杂志（IJSB）合法发表的细菌命名。

细菌的科学名称（学名）的生物双名式（binomen），具备拉丁化文字的形式和明确分类等级的两个特点，即有一个属名和一个种名构成。属名在前，是名词，首字母大写；种名在后，是形容词，不论是否为人名或地名均须小写；两者均用斜体表示。细菌学名的中文译名则种名在前，属名在后。例如Mycobecterium tuberculosis（结核分枝杆菌）、Salmonellatyphi（沙寒沙门菌）。属名也可用第一个字母代表，如M tuberculosis、Styphi等。有时某些常见的细菌也可用习惯通用俗名如tuberoulosis （结核杆菌）、typhoidbacilus（伤寒杆菌）等。有时泛指某一属细菌而不特指其中的某个细菌则可在属名之后加上sp，如Mycobacteriumsp，Salmonellasp，即表示分枝杆菌属和沙门菌属细菌（sp代表菌种species，复数用spp）；如果使用1个亚种的名称，则在种名后再加亚种名如Klesbsiella penumoniae subspecies pneumoniae。

命名法典规定，新的细菌名称必须在IJSB发表后，经过世界公认的国际细菌命名裁定委员会公布，菌名批准目录刊登后正式应用。凡有关细菌研究的学术论文必须使用上述正式命名的细菌学名。

细菌分类方法


细菌的分类是在对细菌的大量分类标记进行鉴定和综合分析的基础上进行的。用作细菌的分类标记有形态学、生理生化学、免疫化学和遗传学等方面的性状。近年来，应用各种现代化技术和设备研究细胞的化学结构和化学组成，分析它们的来源关系，为发展细菌分类学开拓了前景。

一、按表型特征分类法

细菌的形态、染色以及细菌的特殊结构是最早和最基本的分类依据，众多的理化特征如细菌生长条件、营养要求、需氧或厌氧、抵抗力、菌体成分、能否利用某些糖类和有机酸、蛋白质、氨基酸、代谢途径、代谢产生、呼吸酸、毒性酶、毒素、致病力等也一直作为分类依据。目前，以生理生化学作为细菌分类方法有两种，即传统分类法和数值分类法。

（一）传统分类法

19世纪以来，以细菌的形态、生理特征为依据的分类奠定了传统的分类基础，它选择一些较为稳定的生物学性状，如细菌的形态结构、染色性、培养特性、生化反应、抗原性作为分类依据，然后按主次顺序逐级区分。这种方法使用方便，分类亦较为明确，但往往带有一定程度的盲目性。

（二）数值分类法

20世纪60年代，随计算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“等重要原则”进行分类，一般需选用50项以上的生理、生化指标逐一进行比较，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。

二、遗传学分类法

遗传学分类是以细菌的核酸、蛋白质等在组成的同源程度分类。该分类法具有下述的优点：（1）对细菌的“种”有一个较为一致的概念；（2）使分类不会出现经常性或根本性的变化；（3）可制定可靠的细菌鉴定方案；（4）有利于了解细菌的进化和原始亲缘关系。

目前较稳定的基因型细菌分类法有如下几种。

（一）DNA G+C mol/%测定

DNA分子两条链上4种碱基的总分子量为100，测定其中G+G或A+T摩尔百分比，能反映出细菌间DNA分子同源程度，习惯上以G+C作为细菌分类标记。不同菌属间的G+Cmol%范围很大，在25%~75%之间，但同一种细菌G+Cmol%相当稳定，不受菌龄、培养条件和其他外界因素影响，亲缘关系越近的细菌，它们G+Cmol/%越相近。目前测定的技术多用加热变性法。加热变性的DNA由于双链DNA分开，使A260紫外吸收度增加。紫外吸收度的增加与解链程度成正比。用Tm表示DNA分子中50%解链时的温度，Tm随G+Cmol%的含量线性增加。在通常条件下，G+Cmol%为40的DNA其Tm约为87℃，每增加1%G+Cmol含量，Tm约增加0.4℃，因而通过Tm可测出G+Cmol%含量。

（二）核酸同源值测定

同一种细菌的G+Cmol%固然应该相同，但G+Cmol%相同的却并不一定是同一细菌。因为G+Cmol%不能反映其碱基的序列。精确的办法是利用DNA分子杂交技术测定DNA分子的相似度。其基本步骤均是先提取菌株的DNA，加热变性解链，然后将两种变性的DNA（其中一种为标记DNA或rRNA）混合液在一定的温度下保温复性，重新得到杂交的双螺旋DNA分子，鉴定其双螺旋结合率。结合率的大小反映了DNA碱基序列的相似程度和菌种之间的亲缘关系的亲疏。DNA/DNA杂交时，同一菌的结合率为100%，80%~90%的同源为同一种内、同一亚种的细菌，60%~70%的同源性为同一种内不同亚种的细菌，20%~60%则认为是同一属中的不同菌种。

（三）核蛋白体RNA碱基序列测定

细菌核蛋白体RNA序列比较保守，其变化十分缓慢。分离提取细菌16SrRNA，用T1核酸酶消化，分析寡核苷酸的碱基序列可测出rRNA的相关性。绘制各类群关系和树状谱，从而确定种系的发生关系。另一种研究核蛋白体RNA碱基序列的方法是rRNA-DNA杂交，其基本原理和DNA-DNA杂交方法相同，只是最后的结果表示方法不同，常用于两个有差距的微生物间测定，例如用rRNA-DNA杂交将假单胞菌属至少可分成5群rRNA同源群。

细菌分类系统


国际上普遍采用伯杰（Bergey）分类系统，自1923年《伯杰鉴定细菌学手册》（Bergey’s mannual of determinativebacteriology）第一版问世以来，每隔四五年修订一次，至1974年已出版至第八版。1984年将其易版为《伯杰系统细菌学手册》（Bergey’s manual of systemicbacteriology），共分4卷。在此新版中，对细菌的高级分类作了重新安排，以细菌细胞壁的结构特点，将原核生物界分为4个菌门：薄壁菌门（Gracilicutes）、厚壁菌门（Firmicutes）、软壁菌门（Tenericutes）和疵壁菌门（Mendosicutes）。伯杰系统细菌学手册第1卷（1984年）登载医学、工业和普通微生物中重要革兰阴性细菌；第2卷（1986年）为放线菌外的革兰阳性菌，第3卷为古细菌、蓝藻菌和其他革兰阴性菌；第4卷为放线菌。

1994年出版《伯杰鉴定细菌学手册》第9版，该版摘录《伯杰系统细菌学手册》第1卷~4卷所有菌属的表型描述，把所有细菌根据类型排列成1~35群，除群11蓝藻菌保留“目”分类单位，其余细菌不设目，除了群5保留肠杆菌科、弧菌科和巴斯德菌科科名和群11蓝藻菌科外，其他均无科名，但以细菌表型为基础的4个主要类型和《伯杰系统细菌学手册》提出的4个菌门正好相对应。

临床上也有采用CDC系统分类，该系统由美国疾病控制和预防中心（center for disease control and prevention，CDC）使用核酸杂交和核酸序列分析结果编排，如肠杆菌科的CDC分类法。

现在分类学不太火，属于基础研究，但是很有意义，发现一种新的细菌，或许会给其他学科带来革命性的变化。向潜心研究基础科学的科学家致敬。