微生物学考试知识点剖析
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1 什么是宇宙生物进化三域说?提出三域说的依据是什么?
宇宙生物进化三域说是由Woese等根据研究16S rRNA分子核酸序列而提出,指生物界的系统发育明显存在着三个发育不同的基因系统,它们是细菌域、古生菌域和真核生物域。
2 什么是原核生物?原核生物与真核生物的主要区别是什么?
原核生物是一类无真正细胞核的单细胞,或类似于细胞的简单组合结构的微生物。
3 什么是化学分类?简述化学分类的主要分析技术及意义。
化学分类指研究微生物细胞不同化学特性,并利用这些特性对生物个体进行分类和鉴定。由于细胞特定化学组分及分子结构的稳定性好,因此化学分类是原核生物系统分类学的主要方法之一。
主要分析技术:
细胞(壁)化学组分分析:主要根据G+细胞壁肽聚糖分子中肽链第3位氨基酸的种类,中间肽桥和邻近的四肽交联位置。在放线菌分类中的应用不仅澄清了原来一些分类单位的错误,而且导致了一系列新的分类单位的发现。
枝菌酸分析:枝菌酸及其他极性脂是细胞膜的重要组分。枝菌酸属于α-烷基-β-羟基高分子脂肪酸,其分子中含碳数目是重要的分类依据。枝菌酸有无和分子特性是诺卡氏菌形放线菌分类必不可少的化学特征。
磷酸类脂分析:具有分类学意义的磷酸类脂有PE、PC、PME、PG、GluNus 这5种。Lechevalier夫妇分析了放线菌48个属的磷酸类脂组成,将好氧放线菌分为5种磷酸类脂类型。
脂肪酸组分分析:脂肪酸链长,双键位置,数量及取代基团在标准化条件下具有分类意义,脂肪酸甲基脂是稳定特征。脂肪酸定性分析结果限于属和属以上的分类,脂肪酸定量分析结果可为种和亚种分类提供有用的基本资料。
醌组分分析:细菌细胞膜上的醌有泛醌(辅酶Q)和甲基萘醌(MK)。常用来分析醌的方法有薄板层析法(TLC)和高压液相法等。研究表明,甲基萘醌分子中的多烯侧链长度和3位碳原子上多烯侧链的氢饱和度对于放线菌具有分类学意义。此外,Yamada等建立了醌在不同菌分类鉴定中的指标,并划分了放线菌的甲基萘醌类型。
全细胞蛋白SDS-PAGE分析:全细胞SDS降解蛋白质片段的聚丙烯酰胺凝胶电泳是一种通过分析蛋白图谱来获取化学分类信息的快速技术,在高效标准化的培养条件下是一种分群和大量比较相近菌株的较好方法,其优点是它与DNA-DNA杂交有很好的相关性,及鉴定在种的水平上的分类区别。
4 什么是分子分类?简述分子分类的主要应用技术及意义。
分子分类是在分子水平上,对生物个体的DNA、RNA和蛋白质进行研究,并根据获得的基因型信息对生物个体进行分类。
目前经常使用的应用技术:
DNA碱基组成[(G+C)mol%]分析:一般生物个体的DNA分子中(G+C)/(A+T)两对碱基
间的比例是非常稳定的,反映着碱基序列及变化:(G+C)mol%=(G+C/G+C+A+T)*100.因此测定(G+C)mol%常用于验证已建立的分类关系是否正确,它已成为细菌分类鉴定的基本方法,并作为描述细菌分类单位的特征之一。不同生物类群的(G+C)mol%不一样,一个特定种的不同菌株(G+C)mol%是一样的,通常认为种内株间相差不超过4%,属内株间不超过10%,相差低于2%没有分类学意义。
DNA-DNA分子杂交:DNA同源性分析是确定正确的分类地位、建立自然分类系统的最直接的方法,而DNA-DNA杂交是分析DNA同源性的一种有效手段。利用DNA-DNA杂交可以在总体水平上研究微生物间的关系,用于种水平上的分类学研究。DNA同源性≥70%或杂交分子接连温度差≤2℃为细菌中的界限,在细菌分类中,DNA-DNA杂交已被确定为建立新种的必要标准之一。常用的方法有液相复性速率法、固相膜杂交、羟基磷灰石吸附法、S1磷酸酶法。
DNA指纹技术:通常是指那些以DNA为基础的分型方法,对微生物的种进行鉴别的技术。该技术简便易行,分辨率高且重复性好,已成为多相分类研究的常规方法。其中低频限制性酶切片段分析(LFRFA)被认为是目前分辨率最高的DNA分型法之一。包括限制性酶切片段长度多态性RFLP,随机引物PCRAP-PCR,随机扩增多态性DNARAPD,DNA扩增指纹DAF,扩增rDNA限制性酶切片段分析ARDRA,扩增长度多态性AFLP。
RNA同源性分析:rRNA核苷酸序列分析是研究rRNA同源性分析最直接可靠的方法。现在一般认为rRNA是研究系统进化关系的最好材料,它广泛存在于真核和原核生物,其功能稳定,有高度的保守区和可变区组成。RNA序列分析已广泛应用于微生物的分类研究。
16sRNA序列分析:原核微生物共有,16SRNA在各生物中均存在,功能稳定,序列保守性较好,信息量适中,是研究系统分类和进化的理想材料
构建进化树:进化树是由相互关联的分支线条做成的图形,进化树通过比较分子序列的同源性而构建。进化树具有时空概念、时间尺度。常用的方法有距离法、最大简约法、最大似然法等。
rDNA转录间隔区序列分析(ITS):不同间隔区所含tRNA数目和类型不同,具有长度和序列上的多态性,而且较16SrDNA具有更强的变异性,因而可以作为菌种鉴定的一种分子指征。适用于属及以下水平的分类研究。ITS指rRNA操纵子中位于16S与23S以及23S 与5SRNA之间的序列。不同菌株16~23SrDNA间隔区两端均具有极端保守的碱基序列,不同间隔区所含tRNA数目和类型不同,具有长度和序列上的多态性。适于属以下水平研究。
5 什么是多相分类?简述多相分类使用的主要信息来源及相关技术。
多相分类指利用微生物多种不同的信息,包括表型的、基因型的和系统发育的信息,综合起来研究微生物分类和系统进化的过程。
主要信息来源及相关技术:
DNA:总DNA((G+C)mol%、限制性分析、基因组大小、DNA:DNA杂
交)、DNA片段(基于PCR技术的DNA指纹图谱)、DNA探针、基因型信息
DNA测序
RNA:碱基序列测定、低分子质量RNA作图
蛋白质:全细胞或全细胞被膜蛋白电泳、酶谱分析
化学分类信息:脂肪酸分析、枝菌酸分析、磷酸类脂分析、醌组分分析、多肽分析、细胞壁化学类型分析、胞外多糖分析
表型分类信息:形态特征、生理特征、酶学特征、血清学特征(单克隆抗体、多克隆抗体)