依据你的微生物学，微生物生理学以及微生物的分类学知识，以其中任意一种微生物为例，简述如何从自然环境

Question

依据你的微生物学，微生物生理学以及微生物的分类学知识，以其中任意一种微生物为例，简述如何从自然环境中分离并鉴定具有特定生理性状的菌种

Answer 1

微生物鉴别方法——传统方法

在传统的分类鉴定中，微生物分类鉴定的主要依据是形态学特征、生理生化反应特征、生态学特征以及血清学反应、对噬菌体的敏感性等。在鉴定时，我们把这些依据作为鉴定项目，进行一系列的观察和鉴定工作。

1、形态学特征

（1）细胞形态

在显微镜下观察细胞外形大小、形状、排列等，细胞构造，革兰氏染色反应，能否运动、鞭毛着生部位和数目，有无芽孢和荚膜、芽孢的大小和位置，放线菌和真菌的繁殖器官的形状、构造，孢子的数目、形状、大小、颜色和表面特征等。

（2）群体形态

群体形态通常是指以下情况的特征：在一定的固体培养基上生长的菌落特征，包括外形、大小、光泽、黏稠度、透明度、边缘、隆起情况、正反面颜色、质地、气味、是否分泌水溶性色素等；在一定的斜面培养基上生长的菌苔特征，包括生长程度、形状、边缘、隆起、颜色等；在半固体培养基上经穿刺接种后的生长情况；在液体培养基中生长情况，包括是否产生菌膜，均匀浑浊还是发生沉淀，有无气泡，培养基的颜色等。如是酵母菌，还要注意是成醭状、环状还是岛状。

2、生理生化反应特征

（1）利用物质的能力

包括对各种碳源利用的能力（能否以CO2为唯一碳源、各种糖类的利用情况等）、对各种氮源的利用能力（能否固氮、硝酸盐和铵盐利用情况等）、能源的要求（光能还是化能、氧化无机物还是氧化有机物等）、对生长因子的要求（是否需要生长因子以及需要什么生长因子等）。

（2）代谢产物的特殊性

这方面的鉴定项目非常多，如是否产生H2S、吲哚、CO2、醇、有机酸，能否还原硝酸盐，能否使牛奶凝固、冻化等。

（3）与温度和氧气的关系

测出适合某种微生物生长的温度范围以及它的最适生长温度、最低生长温度和最高生长温度。对氧气的关系，看它是好氧、微量好氧、兼性好氧、耐氧还是专性厌氧。

3、生态学特征

生态学特征主要包括它与其他生物之间的关系（是寄生还是共生，寄主范围以及致病的情况）。在自然界的分布情况（pH情况、水分程度等）、渗透压情况（是否耐高渗、是否有嗜盐性等）。

4、血清学反应

很多细菌有十分相似的外表结构（如鞭毛）或有作用相同的酶（如乳酸杆菌属内各种细菌都有乳酸脱氢酶）。虽然它们的蛋白质分子结构各异，但在普通技术下（如电子显微镜或生化反应），仍无法分辨它们。然而利用抗原与抗体的高度敏感特异性反应，就可用来鉴别相似的菌种，或对同种微生物分型。

用已知菌种、型或菌株制成的抗血清，与待鉴定的对象是否发生特异性的血清学反应来鉴定未知菌种、型或菌株。

该法常用于肠道菌、噬菌体和病毒的分类鉴定。利用此法，已将伤寒杆菌、肺炎链球菌等菌分成数十种菌型。

5、生活史

生物的个体在一生的生长繁殖过程中，经过不同的发育阶段。这种过程对特定的生物来讲是重复循环的，常称为该种生物的生活周期或生活史。

各种生物都有自己的生活史。在分类鉴定中，生活史有时也是一项指标，如黏细菌就是以它的生活史作为分类鉴定的依据。

6、对噬菌体的敏感性

与血清学反应相似，各种噬菌体有其严格的宿主范围。利用这一特性，可以用某一已知的特异性噬菌体鉴定其相应的宿主，反之亦然。

二、微生物鉴别方法——新技术新方法

1、细胞壁(cell wall)组分分析

细胞壁(cell wall)组分分析首先应用于放线菌分类中，把它作为区分“属”的依据之一。它比单纯用形态进行分类更全面。近年来，有人对18个属的放线菌的细胞壁(cell wall)进行了分析，根据细胞壁(cell wall)的氨基酸组成，将其分为6个细胞壁(cell wall)类型，又根据细胞壁(cell wall)的糖的组成分成4个糖类型，在此基础上，结合形态特征提出了相应的科属检索表。

2、红外光谱IR

一般认为，每种物质的化学结构都有特定的红外光谱。若两个样品的吸收光谱完全相同，可以初步认为它们是同一种物质。因此，红外光谱技术被应用到微生物的分类中。它先后对芽孢杆菌、乳酸菌、大肠杆菌(Escherichia coli)、酵母菌进行分类，近年来又应用于放线菌分类中。

根据有关学者的试验表明，这种方法简便快速，样品少，结果较好，不仅可以初步了解各属菌的细胞成分的化学性质，同时也有助于微生物间系统发育关系的探索。但是它也有不足之处，借助于红外线光谱区分属内的种和菌株是困难的，但可以作为“属”的分类特征。

3、气相色谱GC

4、高效液相色谱HPLC

5、质谱分析MS

三、微生物鉴别方法——分子生物学方法

1、DNA碱基比

DNA碱基比[（G+C）mol%]，以G+C物质的量分数（mol%）表示：

（G+C）mol%=（G+C）/（A+T+G+C）%

该比值的变化范围很大，原核生物变化范围是20-78%，真核生物的变化范围为30%-60%。

目前已经测定了大量生