微生物的分类与鉴定.ppt
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1、u第一节 核糖体RNA序列分析原理与三域理论u第二节 微生物分类与命名u第三节 微生物鉴定1一、一、RNA作为进化的指征作为进化的指征16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺分子尺”:2)rRNA具有重要且恒定的生理功能;具有重要且恒定的生理功能;5)在)在16SrRNA分子中,既含有高度保守的序列区域,又有中度分子中,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;各类生物亲缘关系的研究;4)16SrRNA分子量大小适中,便于序
2、列分析;分子量大小适中,便于序列分析;1)rRNA在细胞中含量大在细胞中含量大(约占细胞中约占细胞中RNA的的80%),也易于提取,也易于提取;因此它可以作为测量各类生物进化的工具。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。3)16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其同真核生物中其同 源分子是源分子是18SrRNA)。2三、rRNA和系统发育树1. rRNA的顺序和进化的顺序和进化培养微生物培养微生物提取并纯化提取并纯化rRNArRNA序列测定序列测定分析比较分析比较 微生物之间的系统发育关系微生物之间的系统发育关系3SAB=2NAB/(NA+NB)
3、; SAB:两个菌株序列的相似系数,不等于零;NAB:代表A和B两菌株所含相同的单词字母数;NA和NB:代表两株菌各自具备的单词字母总数;SAB不等于零,在0.1-1之间,其值越大,表示两株菌相似程度越大。42) 特征序列或序列印记特征序列或序列印记 通过对r RNA全序列资料的分析比较(特别是采用计算机)发现的在不同种群水平上的特异特征性寡核苷酸序列,或在某些特定的序列位点上出现的碱基印记。特征序列特征序列有助于有助于迅速确定某种微生物的分类归属,迅速确定某种微生物的分类归属,或建立新的分类单位。或建立新的分类单位。52. 系统发育树系统发育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
4、分子系统树,其特点是用一种树状分枝的图型来概括各种(类)生物之间的亲缘关系。分枝的末端和分枝的连结点称为结,代表生物类群,分枝末端的结代表仍生存的种类。系统树可能有时间比例,或者用两个结之间的分枝长度变化来表示分子序列的差异数值。616 S r RNA系统发育树系统发育树1)生物三域理论:真核生物域、细菌域、古细菌域)生物三域理论:真核生物域、细菌域、古细菌域72)建立16 S r RNA系统发育树的意义a)使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群;)使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群; 传统的生物进化研究,主要基于复杂的形态学和化传统的生物进化研究,主要基于复杂的形态学和化石记载,因此
5、多限于研究后生生物(石记载,因此多限于研究后生生物(metazoa),),而后者仅占整个生物进化历程的而后者仅占整个生物进化历程的1/58b)提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法;)提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法;c)对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据;)对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据;d)突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制,建立了全)突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制,建立了全 新的分类理论;新的分类理论;9e)为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法,特别是不经培养直接对
6、生态环境中的微生物进行研究。“Taxonomists counts suggest that insects dominate the diversity game, but new analyses reveal that microbes are the real winners.”10外显子与内含子内含子的起源与进化后起源与先起源11物种既是生命存在的主要形式,又是进化单位,也生态系统中的功能单位。种基本的分类单元。能相互繁殖、享有一个共同基因库的一群个体,和其他种生殖隔离。 12(1)可遗传的变异是物种形成的原材料(自然界中随机突变);(2)选择影响物种形成的方向;(3)隔离是物种形成
7、的重要条件;13渐进骤变亚种与地理宗14分类与鉴定分类与鉴定 分类是认识客观事物的一种基本方法。我们要认识、分类是认识客观事物的一种基本方法。我们要认识、研究和利用各种微生物资源也必须对它们进行分类。研究和利用各种微生物资源也必须对它们进行分类。生物分类学研究生物类群间的异同以及异同程度,阐生物分类学研究生物类群间的异同以及异同程度,阐明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律。明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律。分类学涉及三个相互依存又有区别的组成部分:鉴鉴 定定分分 类类命命 名名15生物分类学是对各类生物进行鉴定、分群归类,按分类学准则排列成分类系统,并对已确定的分类单元进行科学命名的学
8、科。其目的是探索生物的系统发育及其进化历史,揭示生物的多样性及其亲缘关系,并以此为基础建立多层次的、能反映生物界亲缘关系和进化发展的“自然分类系统”。有利于人们认识生物,了解各个生物类群之间的亲缘关系,从而掌握生物的生存和发展规律,为更广泛、更有效地保护和利用自然界丰富的生物资源提供方便。16命名命名(nomenclature):鉴定鉴定(identification或或determination):对某个未知微生:对某个未知微生物,物,分类分类(classification):17一、分类单元及其等级一、分类单元及其等级界界 (Kingdom) (Regnum)门门 (Phylum) (Ph
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