微生物的进化系统发育.ppt

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1、第九章第九章 微生物的进化、系统发育与分微生物的进化、系统发育与分类鉴定类鉴定了解微生物的分类鉴定方法类型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作为进化时钟的测量指征了解了解rRNA序列测定与分析方法序列测定与分析方法熟悉细菌分类的常用类群术语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最早的生命形式最早的生命形式地地球球已已经经存存在在大大约约46亿亿年年，微微生生物物生生命命的的化化石石证证据据存存在在于于具具有有36亿亿年年历历史史和和不不到到36亿亿年年的岩石中。的岩石中。早早期期地地球球是是无无氧氧的的，并并

2、且且比比现现在在的的地地球球热热得得多多；最最早早的的生生化化化化合合物物是是通通过过无无氧氧合合成成产产生的，为生命的起源提供了可能。生的，为生命的起源提供了可能。最古老的微生物可能为最古老的微生物可能为厌氧光养微生物厌氧光养微生物。2 2进化的测量指征进化的测量指征 进进化化（evolutionevolution）：生生物物在在与与其其生生存存环环境境相相互互作作用用过过程程中中，随随着着时时间间发发生生一一系系列列不不可可逆逆的的遗遗传传信信息息变变化化，导导致致其其表表型型改改变变和和对对生生存环境的相对适应。存环境的相对适应。进化时钟进化时钟(evolutionary clock)(

3、evolutionary clock)可可用用于于衡衡量量进进化化的的变变化化的的细细胞胞大大分分子子。两两个个种种间间的的进进化化距距离离可可以以用用两两个个种种同同源源大大分分子子的的核苷酸或氨基酸的序列差异进行衡量。核苷酸或氨基酸的序列差异进行衡量。1 1）做为进化时钟的大分子的条件）做为进化时钟的大分子的条件1)1)该分子广泛分布于用于研究的类群。该分子广泛分布于用于研究的类群。2)2)在在每每种种生生物物中中必必须须功功能能上上同同源源（功功能能上上不相关的分子不具有序列相似性）。不相关的分子不具有序列相似性）。3)3)分子序列能线性排列，有利于分析比较。分子序列能线性排列，有利于分

4、析比较。4)4)序列变化率与测得的进化距离相一致序列变化率与测得的进化距离相一致2 2）做为进化时钟的核糖体）做为进化时钟的核糖体RNARNA最最适适合合于于揭揭示示各各类类生生物物亲亲缘缘关关系系的的是是rRNA,rRNA,尤其是尤其是16SrRNA16SrRNA.优优点点：功功能能稳稳定定、分分布布广广泛泛、有有适适当当的的保守性及相对分子质量适中等。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现在能从互联网上获得超过10 00010 000种的种的rRNArRNA序列序列(http:/)(http:/)的顺序和进化的顺序和进化 1 1）rRNArRNA序列测定和分析方法序列测定和

5、分析方法（1)1)寡核苷酸编目分析法寡核苷酸编目分析法 水解水解 电泳电泳 放射自显影放射自显影16S rRNA 16S rRNA 片段片段 片段分离片段分离 小片段分子序列确定小片段分子序列确定 相似性系数相似性系数 S SABAB=2N=2NABAB/(N/(NA A+N+NB B)核苷酸编目比较核苷酸编目比较 序列印迹法序列印迹法印印迹迹序序列列（signature signature sequencesequence）：某某种种（群群）微微生生物物所所特特有有的的序序列列，出出现现在在某某一一特特定定系系统统发发育育群群的的全全部部成成员员或或绝绝大大多多数数成成员员中中，可可以以作作

6、为为该该系统发育群的标志。系统发育群的标志。（2)2)全序列分析法全序列分析法常用方法：常用方法：反转录酶和双脱氧序列分析反转录酶和双脱氧序列分析双脱氧核苷酸：双脱氧核苷酸：22，3-3-双脱氧核苷酸。双脱氧核苷酸。系统发育树（系统发育树（phylogenetic treephylogenetic tree）2）由）由rRNA测序提示的系统发育树测序提示的系统发育树 通过比较通过比较rRNA序列分析表明：一般祖先开始的进化最初只序列分析表明：一般祖先开始的进化最初只有两个方向：有两个方向：细菌谱系和古生菌细菌谱系和古生菌-真核生物谱系真核生物谱系，而后古生，而后古生菌和真核生物分化产生两个主要

7、谱系。形成生命的三大领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：域：Archaea,Bacteria and Eukaryotes.1)概念概念 系统树系统树：用一种树状分枝的图型来概括各种（类）生物之间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。正进化位置。分子系统树：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通过比较生物大分子序列差异的数值构建的系统树。统树。BacteriaArchaeaEukarya宇宙生物进化树宇宙生物进化树3 细菌分类、命名和伯杰

8、氏手册细菌分类、命名和伯杰氏手册细菌分类的常用类群术语细菌分类的常用类群术语1)非正式分类单元非正式分类单元培养物和纯培养物培养物和纯培养物（pure culture）菌株（菌株（strain）：从自然界中分离得到的任何一：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、人种微生物的纯培养物。常用数字编号、字母、人名、地名等表示。名、地名等表示。eg:Bacillus subtilis居群（居群（population）：指在一定空间中同种个体：指在一定空间中同种个体的组合。的组合。型（型（type or form）：亚种以下的单位。当同种：亚种以下的单位。当同种或同亚种不同菌

9、株之间的性状不足以分为新亚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。时的一种表示方法。2)2)种（种（speciesspecies）微微生生物物没没有有严严格格意意义义上上的的有有性性杂杂交交，微微生生物物之之间间能能否否通通过过转转导导、转转化化、接接合合等等途途径径可可以以做做为为分分种的一个参考。种的一个参考。根根据据基基因因序序列列资资料料来来分分种种：DNADNA杂杂交交同同源源性性在在60%-70%60%-70%以以上上，或或16SrRNA16SrRNA序序列列同同源源性性达达97%97%以以上上的菌株可以定为一个种。的菌株可以定为一个种。命名命名1)1)双命名

10、法双命名法属名属名+种名加词种名加词2)2)三命名法三命名法属名属名+种名加词种名加词+(subsp+(subsp或或var)+var)+亚种或变种的加词亚种或变种的加词3)3)泛指泛指:某一属细菌而不特指任何一种（或未定种名）某一属细菌而不特指任何一种（或未定种名）eg:eg:StreptomycesStreptomyces sp.(spp.)sp.(spp.)4)4)新名的确立新名的确立国国际际系系统统细细菌菌学学杂杂志志（IJSBIJSB）是是对对微微生生物物进进行行分分类类和和鉴鉴定定所发表的官方记录。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：新名称发表时要加上所属新

11、分类等级的缩写词：;.;.3.33.3伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册u是是关关于于细细菌菌和和古古生生菌菌的的一一本本主主要要的的分分类类学著作。学著作。uBergeysBergeys Manual Manual of of Systematic Systematic BactereiologyBactereiology(系统手册系统手册)u第二版第二版5 5卷的大致内容。卷的大致内容。P P3403404 4微微生生物物分分类类鉴鉴定定的的特特征征和和技技术术形态学特征形态学特征生理生化特征生理生化特征血清学试验和噬菌体分型血清学试验和噬菌体分型 血血清清学学试试验验：一一般般用用

12、于于种种内内（以以及及个个别别属属内内）不不同同菌菌株株血血清清型型分分类类。多多用用已已知知的的抗抗体体来来鉴鉴定定未未知的抗原（微生物）。知的抗原（微生物）。噬噬菌菌体体分分型型：根根据据噬噬菌菌体体的的宿宿主主范范围围将将细细菌菌分分为为不不同同的的噬噬菌菌型型，并并利利用用噬噬菌菌体体裂裂解解作作用用的的特特异异性进行细菌鉴定。性进行细菌鉴定。氨基酸顺序和蛋白质分析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电泳图谱比较；同功酶的电泳迁移率（G+CG+C）%与核酸分子杂交与核酸分子杂交 G G+C C 含含量量相相同同只只表表明明它它们们具具有有亲亲缘缘关关系系相相近近的可

13、能性，不能说明是否同源。的可能性，不能说明是否同源。遗传重组遗传重组 发发生生遗遗传传重重组组的的细细菌菌之之间间需需要要存存在在广广泛泛的的染染色色体同源性。体同源性。5 5微生物的快速鉴定和自动化分析技术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现代分子生物学和免疫学技术的应用 ELISAELISA（酶酶联联免免疫疫吸吸附附测测定定法法）是是世世界界卫卫生生组组织织(WHO)(WHO)推推荐荐的的病病原原抗抗体体临临床床检检测测的主要方法。的主要方法。计算机的应用研究计算机的应用研究 下一章下一章