微生物學考試知識點剖析

2023-02-06 11:42:01 字數 4675 閱讀 2524

1 什麼是宇宙生物進化三域說?提出三域說的依據是什麼?

宇宙生物進化三域說是由woese等根據研究16s rrna分子核酸序列而提出,指生物界的系統發育明顯存在著三個發育不同的基因系統,它們是細菌域、古生菌域和真核生物域。

2 什麼是原核生物?原核生物與真核生物的主要區別是什麼?

原核生物是一類無真正細胞核的單細胞,或類似於細胞的簡單組合結構的微生物。

3 什麼是化學分類?簡述化學分類的主要分析技術及意義。

化學分類指研究微生物細胞不同化學特性,並利用這些特性對生物個體進行分類和鑑定。由於細胞特定化學組分及分子結構的穩定性好,因此化學分類是原核生物系統分類學的主要方法之一。

主要分析技術:

細胞(壁)化學組分分析:主要根據g+細胞壁肽聚醣分子中肽鏈第3位氨基酸的種類,中間肽橋和鄰近的四肽交聯位置。在放線菌分類中的應用不僅澄清了原來一些分類單位的錯誤,而且導致了一系列新的分類單位的發現。

枝菌酸分析:枝菌酸及其他極性脂是細胞膜的重要組分。枝菌酸屬於α-烷基-β-羥基高分子脂肪酸,其分子中含碳數目是重要的分類依據。

枝菌酸有無和分子特性是諾卡氏菌形放線菌分類必不可少的化學特徵。

磷酸類脂分析:具有分類學意義的磷酸類脂有pe、pc、pme、pg、glunus 這5種。lechevalier夫婦分析了放線菌48個屬的磷酸類脂組成,將好氧放線菌分為5種磷酸類脂型別。

脂肪酸組分分析:脂肪酸鏈長,雙鍵位置,數量及取代基團在標準化條件下具有分類意義,脂肪酸甲基脂是穩定特徵。脂肪酸定性分析結果限於屬和屬以上的分類,脂肪酸定量分析結果可為種和亞種分類提供有用的基本資料。

醌組分分析:細菌細胞膜上的醌有泛醌(輔酶q)和甲基萘醌(mk)。常用來分析醌的方法有薄板層析法(tlc)和高壓液相法等。

研究表明,甲基萘醌分子中的多烯側鏈長度和3位碳原子上多烯側鏈的氫飽和度對於放線菌具有分類學意義。此外,yamada等建立了醌在不同菌分類鑑定中的指標,並劃分了放線菌的甲基萘醌型別。

全細胞蛋白sds-page分析:全細胞sds降解蛋白質片段的聚丙烯醯胺凝膠電泳是一種通過分析蛋白圖譜來獲取化學分類資訊的快速技術,在高效標準化的培養條件下是一種分群和大量比較相近菌株的較好方法,其優點是它與dna-dna雜交有很好的相關性,及鑑定在種的水平上的分類區別。

4 什麼是分子分類?簡述分子分類的主要應用技術及意義。

分子分類是在分子水平上,對生物個體的dna、rna和蛋白質進行研究,並根據獲得的基因型資訊對生物個體進行分類。

目前經常使用的應用技術:

dna鹼基組成[(g+c)mol%]分析:一般生物個體的dna分子中(g+c)/(a+t)兩對鹼基間的比例是非常穩定的,反映著鹼基序列及變化:(g+c)mol%=(g+c/g+c+a+t)*100.

因此測定(g+c)mol%常用於驗證已建立的分類關係是否正確,它已成為細菌分類鑑定的基本方法,並作為描述細菌分類單位的特徵之一。不同生物類群的(g+c)mol%不一樣,乙個特定種的不同菌株(g+c)mol%是一樣的,通常認為種內株間相差不超過4%,屬內株間不超過10%,相差低於2%沒有分類學意義。

dna-dna分子雜交:dna同源性分析是確定正確的分類地位、建立自然分類系統的最直接的方法,而dna-dna雜交是分析dna同源性的一種有效手段。利用dna-dna雜交可以在總體水平上研究微生物間的關係,用於種水平上的分類學研究。

dna同源性≥70%或雜交分子接連溫度差≤2℃為細菌中的界限,在細菌分類中,dna-dna雜交已被確定為建立新種的必要標準之一。常用的方法有液相復性速率法、固相膜雜交、羥基磷灰石吸附法、s1磷酸酶法。

dna指紋技術:通常是指那些以dna為基礎的分型方法,對微生物的種進行鑑別的技術。該技術簡便易行,解析度高且重複性好,已成為多相分類研究的常規方法。

其中低頻限制性酶切片段分析(lf***)被認為是目前解析度最高的dna分型法之一。包括限制性酶切片段長度多型性rflp,隨機引物pcrap-pcr,隨機擴增多型性dnarapd,dna擴增指紋daf,擴增rdna限制性酶切片段分析ardra,擴增長度多型性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。現在一般認為rrna是研究系統進化關係的最好材料,它廣泛存在於真核和原核生物,其功能穩定,有高度的保守區和可變區組成。

rna序列分析已廣泛應用於微生物的分類研究。

16srna序列分析:原核微生物共有,16srna在各生物中均存在,功能穩定,序列保守性較好,資訊量適中,是研究系統分類和進化的理想材料

構建進化樹:進化樹是由相互關聯的分支線條做成的圖形,進化樹通過比較分子序列的同源性而構建。進化樹具有時空概念、時間尺度。常用的方法有距離法、最大簡約法、最大似然法等。

rdna轉錄間隔區序列分析(its):不同間隔區所含trna數目和型別不同,具有長度和序列上的多型性,而且較16srdna具有更強的變異性,因而可以作為菌種鑑定的一種分子指徵。適用於屬及以下水平的分類研究。

its指rrna操縱子中位於16s與23s以及23s與5srna之間的序列。不同菌株16~23srdna間隔區兩端均具有極端保守的鹼基序列,不同間隔區所含trna數目和型別不同,具有長度和序列上的多型性。適於屬以下水平研究。

5 什麼是多相分類?簡述多相分類使用的主要資訊**及相關技術。

多相分類指利用微生物多種不同的資訊,包括表型的、基因型的和系統發育的資訊,綜合起來研究微生物分類和系統進化的過程。

主要資訊**及相關技術:

dna:總dna((g+c)mol%、限制性分析、基因組大小、dna:dna雜交)、dn**段(基於pcr技術的dna指紋圖譜)、dna探針、dna測序

rna:鹼基序列測定、低分子質量rna作圖

蛋白質:全細胞或全細胞被膜蛋白電泳、酶譜分析

化學分類資訊:脂肪酸分析、枝菌酸分析、磷酸類脂分析、醌組分分析、多肽分析、細胞壁化學型別分析、胞外多醣分析

表型分類資訊:形態特徵、生理特徵、酶學特徵、血清學特徵(單轉殖抗體、多轉殖抗體)

6 什麼是巨集基因組(metagenome)?說出巨集基因組的研究步驟。

巨集基因組是指生境中全部微小生物遺傳物質的總和。它包含了可培養的和未可培養的微生物的基因,目前主要指環境樣品中的細菌和真菌的基因組總和。

巨集基因組的研究步驟:從環境樣品中提取基因組dna,進行高通量測序分析,或轉殖dna到合適的載體,匯入宿主菌體,篩選目的轉化子等工作。

7 什麼是基因晶元(biochips)?

又稱生物晶元,是將大量生物識別分子按預先設定的排列固定於一種載體(如矽片、玻片及高聚物載體等)表面,利用生物分子的特異性親和反應,如核酸雜交反應、抗原抗體反應等來分析各種生物分子存在的量的一種技術。最大優點在於其高通量。目前該技術應用於基因表達的檢測、基因檢測等方面。

8 什麼是基因組系統發育學(phylogenomics)?

指利用大量的基因組資料進行系統發育分析的方法學。目前,基因組系統發育學研究所用的分析方法主要分為兩類:序列分析法(sequence-based methods) 和全基因組特徵(whole-genome features, wgfs)分析法。

9 簡述生物合成學(synthetc biology)目前的概念。

生物合成學是一門致力於建構自然界中不存在的或者重新設計已有的生物系統並應用於人類實踐的全新的學科。生物合成學作為一門建立在基因組方法上的學科,用來構建生命系統新結構、產生新功能所使用的組建單元既可以是基因、核酸等生物元件,也可以是化學的、機械的和物理的元件。

10 《伯傑氏系統細菌學手冊》第二版共有幾卷?放線菌門(phylum actinobacteria)在第幾卷中描述?

共有5卷,放線菌門在第5卷

11 舉例說明放線菌(actinobacteria)、革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性變形菌(proteobacteria)中一些與人類生活相關的主要種群。

答:(1)放線菌:①鏈黴菌屬放線菌產生各類抗生素,用於**細菌感染;②雙歧桿菌是人體的正常菌群,具有維持腸道菌群平衡,增強免疫,抗腫瘤等作用。

③棒狀桿菌亞目中的結核桿菌和麻風桿菌可引起人結核病和麻風病;

(2)革蘭氏陽性菌:①炭疽芽孢桿菌引起烈性炭疽;②厭氧芽孢桿菌中的肉毒梭菌能夠產生毒性很大的肉毒素,破傷風梭菌產生的破傷風毒素都容易致人死亡;③金黃色葡萄球菌和鏈球菌,引起人畜的化膿性炎症、心肌炎、關節炎等。④乳酸桿菌屬:

發酵代謝葡萄糖主要產生乳酸。酸奶的製作就是通過乳酸菌將牛奶中的乳糖發較為乳酸,乳酪是牛奶經乳酸菌發酵、並在凝乳酶的作用下的發酵乳固體產品。泡菜的製作是靠蔬菜本身帶的乳桿菌在人為製造的厭氧條件下自然發酵而成,也有人工製作泡菜的。

(3)革蘭氏陰性變形菌:①α亞綱根瘤菌屬中的根瘤菌可以和豆科植物共生固定n2,使其進入生物圈,土壤農桿菌屬多數細菌是植物病原真菌,可引起植物冠癭病,當然其t-dna也可被人類改造成基因載體;根瘤菌以高效的共生機制侵染植物根部並誘導形成根瘤的特殊結構,固氮所需的能量由植物通過光合作用提供,而固氮所產生的nh4+可作為植物的氮源。整個根瘤形成過程:

根瘤菌識別豆科植物;根瘤菌附著於根毛上;使根毛捲曲;根瘤菌侵染根毛;形成乙個侵染線;結瘤開始;在根瘤中細菌的營養細胞轉化為叫作類細菌的增大的多型形態,能夠固氮。②紅螺菌屬可以用於處理垃圾、蛋白質的生產和分子氫的製備;③β亞綱的奈瑟氏菌屬中的淋病奈瑟氏菌可引起淋病,自養氨氧化菌是環境中除氮的乙個重要過程,也是廢水處理中一種特殊的硝化過程;④γ亞綱的假單胞菌參與各種有機物的碳迴圈,主要用於解決環境問題,降解天然或人工合成的化合物,⑤腸桿菌科中的埃希氏菌是一種腸道條件致病菌,也是分子生物學上的模式菌株,⑥志賀氏菌引起人和靈長類細菌性痢疾,沙門氏菌引起傷寒,巴氏桿菌引起霍亂。⑦土壤桿菌屬:

革蘭氏陰性桿菌,無芽孢,所有的菌株都能氧化代謝葡萄糖,有些菌株可以進行厭氧硝酸鹽呼吸。多數菌株是病原菌,如能引起冠癭病。⑧假單胞菌科:

不產芽孢,革蘭氏陰性,細胞無鞘和突柄,化能有機營養,呼吸代謝從不發酵,無光合作用,有的屬可固氮。

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