微生物的分類和鑒定是微生物學的基礎性工作。微生物分類是在對大量單個微生物進行觀察、分析和描述的基礎上，以它們的形態、結構、生理生化反應和遺傳性等特征的異同為依據，並根據生物進化的規律和應用方便，將微生物分門別類地排列成一個係統。目前微生物分類鑒定方法分為以下幾個方麵。
(1）形態特征
① 個體特征，包括在顯微鏡下的細胞大小、形狀、排列、運動性、鞭毛著生部位和數目、芽孢有無、部位和形狀、有無莢膜，放線菌和真菌繁殖器官的形狀、構造、孢子數目、形狀、大小、顏色和表麵特征等。
② 群體特征即培養特征，菌落是菌株在一定的培養基中的群體特征。包括固體培養基上菌落的形狀、大小、顏色、光澤、黏稠度、隆起情況、透明度及邊緣特征，是否分泌水溶性色素、質地、移動性和氣味；半固體培養基上穿刺接種後的生長及運動情況；液體培養基中培養液混濁程度，表麵有無菌膜，有無沉澱及其沉澱的形態，有無氣泡產生，培養液的色澤變化等。
(2）生理和生化特征
① 營養來源 可以試驗多種糖能否被微生物作為碳源和能源利用，以及微生物對特定有機化合物和CO2的利用能力。對於氮源，看其是利用蛋白質、蛋白腖、氨基酸或銨鹽、硝酸鹽中的氮，還是大氣中的遊離氮。
② 代謝產物 例如在培養基中檢測微生物有否形成有機酸、有否產生氣體，能否分解色氨酸產生吲哚，能否使硝酸鹽還原硝酸鹽或氮，能否產生色素或抗生素等。
③ 與溫度和氧氣的關係 有嗜熱菌，嗜冷菌，嗜溫菌之分，也有好氧菌，厭氧菌和兼性好氧菌之分。
(3）血清反應
將已知菌種、型或菌株製成抗血清，根據它是否與待鑒定對象發生特異性血清反應鑒別未知菌。此反應也用於病毒分類，尤其是噬菌體分類。
(4）生態特性
微生物與其他生物的寄生或共生，細菌的致病性，微生物在自然界中是否耐高滲、是否嗜鹽性等。
(5）生活史
親代個體經一係列生長、發育階段而產生子一代個體的全部經曆，就稱為該生物的生活史或生命周期。微生物個體發育的階段變化也是分類鑒別的重要依據。
(6）對噬菌體的敏感性
與血清反應類似，各噬菌體有嚴格的寄生範圍，可以根據菌體對噬菌體的敏感性進行區分。
(7）核酸分析
DNA是遺傳物質的攜帶者，決定生物的表型。遺傳信息在DNA中的存在形式表現為DNA的堿基數目及其排列順序。親緣關係越遠的種，其堿基數目和排列順序相差越大。
(8）DNA雜交試驗
進一步判斷微生物間的親緣關係，須比較DNA的堿基序列，最簡便的方法是DNA雜交。其基本原理是DNA解鏈的可逆性和堿基配對的專一性。提取DNA並使之解鏈，再使互補的堿基重新配對結合成雙鏈。根據能生成雙鏈的情況，可測知雜合率。雜合率越高，表示兩個DNA之間堿基順序的相似越高，親緣關係也就越近。
(9）細胞壁成分分析
不同微生物的細胞壁，在其組成單位的物質基礎或在結構方麵有許多明顯的特殊性。比如，黴菌的細胞壁主要含有幾丁質；而細菌細胞壁的主要成分是肽聚糖。革蘭陰性菌細胞壁的肽聚糖含量較低，另外還有多肽、脂蛋白及脂多糖等；革蘭陽性菌細胞壁肽聚糖的比例則較高，另外有蛋白質、多糖、磷壁酸和磷璧質等。
(10）紅外光譜
一般認為每種物質的化學結構都具有特定的紅外光譜。若兩個樣品紅外吸收光譜完全相同，可以初步認為它們是同一種物質。所以，利用紅外光譜技術測定微生物的化學成分，也能用於微生物分類，簡單快速，樣品用量少。
(11）數值分類法
又稱統計分類法。根據“等重要原則”，不分主次，以分析多數特征為基礎，進行菌株間兩兩比較，通過計算菌株間的總相似值來分群歸類，數據處理量較大，需借助於計算機實現。
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