微生物的进化系统发育.ppt

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1、第九章 微生物的进化、系统发育与分类鉴定,了解微生物的分类鉴定方法类型了解作为进化时钟的测量指征了解rRNA序列测定与分析方法熟悉细菌分类的常用类群术语熟悉微生物的快速鉴定和自动化分析技术,1最早的生命形式,地球已经存在大约46亿年，微生物生命的化石证据存在于具有36亿年历史和不到36亿年的岩石中。早期地球是无氧的，并且比现在的地球热得多；最早的生化化合物是通过无氧合成产生的，为生命的起源提供了可能。最古老的微生物可能为厌氧光养微生物。,2进化的测量指征,进化（evolution）：生物在与其生存环境相互作用过程中，随着时间发生一系列不可逆的遗传信息变化，导致其表型改变和对生存环境的相对适应。

2、2.1进化时钟(evolutionary clock)可用于衡量进化的变化的细胞大分子。两个种间的进化距离可以用两个种同源大分子的核苷酸或氨基酸的序列差异进行衡量。,1）做为进化时钟的大分子的条件,1)该分子广泛分布于用于研究的类群。2)在每种生物中必须功能上同源（功能上不相关的分子不具有序列相似性）。3)分子序列能线性排列，有利于分析比较。4)序列变化率与测得的进化距离相一致,2）做为进化时钟的核糖体RNA,最适合于揭示各类生物亲缘关系的是rRNA,尤其是16SrRNA.优点：功能稳定、分布广泛、有适当的保守性及相对分子质量适中等。现在能从互联网上获得超过10 000种的rRNA序列(htt

3、p:/),2.2rRNA的顺序和进化,1）rRNA序列测定和分析方法（1)寡核苷酸编目分析法 水解 电泳 放射自显影16S rRNA 片段 片段分离 小片段分子序列确定 相似性系数 SAB=2NAB/(NA+NB)核苷酸编目比较 序列印迹法印迹序列（signature sequence）：某种（群）微生物所特有的序列，出现在某一特定系统发育群的全部成员或绝大多数成员中，可以作为该系统发育群的标志。,（2)全序列分析法常用方法：反转录酶和双脱氧序列分析双脱氧核苷酸：2，3-双脱氧核苷酸。,2.3系统发育树（phylogenetic tree）,2）由rRNA测序提示的系统发育树 通过比较rRNA

4、序列分析表明：一般祖先开始的进化最初只有两个方向：细菌谱系和古生菌-真核生物谱系，而后古生菌和真核生物分化产生两个主要谱系。形成生命的三大领域：Archaea,Bacteria and Eukaryotes.,1)概念 系统树：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，表明一个（类）生物相对另外一个（类）的真正进化位置。分子系统树：通过比较生物大分子序列差异的数值构建的系统树。,Bacteria,Archaea,Eukarya,宇宙生物进化树,3 细菌分类、命名和伯杰氏手册,3.1细菌分类的常用类群术语1)非正式分类单元培养物和纯培养物（pure culture）菌株（strai

5、n）：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物。常用数字编号、字母、人名、地名等表示。eg:Bacillus subtilis ASI.398居群（population）：指在一定空间中同种个体的组合。型（type or form）：亚种以下的单位。当同种或同亚种不同菌株之间的性状不足以分为新亚种时的一种表示方法。,2)种（species）微生物没有严格意义上的有性杂交，微生物之间能否通过转导、转化、接合等途径可以做为分种的一个参考。根据基因序列资料来分种：DNA杂交同源性在60%-70%以上，或16SrRNA序列同源性达97%以上的菌株可以定为一个种。,3.2命名1)双命名法属名+种名加

6、词2)三命名法属名+种名加词+(subsp或var)+亚种或变种的加词3)泛指:某一属细菌而不特指任何一种（或未定种名）eg:Streptomyces sp.(spp.)4)新名的确立国际系统细菌学杂志（IJSB）是对微生物进行分类和鉴定所发表的官方记录。新名称发表时要加上所属新分类等级的缩写词：ord.nov;gen.nov;sp.nov.,3.3伯杰氏系统细菌学手册,是关于细菌和古生菌的一本主要的分类学著作。Bergeys Manual of Systematic Bactereiology(系统手册)第二版5卷的大致内容。P340,4微生物分类鉴定的特征和技术,4.1形态学特征4.2生理

7、生化特征4.3血清学试验和噬菌体分型 血清学试验：一般用于种内（以及个别属内）不同菌株血清型分类。多用已知的抗体来鉴定未知的抗原（微生物）。噬菌体分型：根据噬菌体的宿主范围将细菌分为不同的噬菌型，并利用噬菌体裂解作用的特异性进行细菌鉴定。,4.4氨基酸顺序和蛋白质分析 电泳图谱比较；同功酶的电泳迁移率4.5（G+C）%与核酸分子杂交 G+C 含量相同只表明它们具有亲缘关系相近的可能性，不能说明是否同源。4.6遗传重组 发生遗传重组的细菌之间需要存在广泛的染色体同源性。,5微生物的快速鉴定和自动化分析技术,微量多项试验鉴定系统快速、自动化微生物检测仪器和设备现代分子生物学和免疫学技术的应用 ELISA（酶联免疫吸附测定法）是世界卫生组织(WHO)推荐的病原抗体临床检测的主要方法。计算机的应用研究,下一章,