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微生物鑒別方法:分子生物學(xué)方法

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-03-14  來源:上海源葉生物科技有限公司
核心提示:    1、DNA堿基比DNA堿基比[(G+C)mol%],以G+C物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(mol%)表示:(G+C)mol%=(G+C)/(A+T+G+C)%該
    1、DNA堿基比

DNA堿基比[(G+C)mol%],以G+C物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(mol%)表示:

(G+C)mol%=(G+C)/(A+T+G+C)%

該比值的變化范圍很大,原核生物變化范圍是20-78%,真核生物的變化范圍為30%-60%。

目前已經(jīng)測定了大量生物的DNA堿基組成這方便的結(jié)論有:
①親緣關(guān)系密切而表型又高度相似的微生物應(yīng)該具有相似的DNA堿基比;不同微生物之間的DNA堿基比差別很大,則表明它們之間親緣關(guān)系疏遠(yuǎn)。

②DNA堿基比相同或相似的微生物并不一定表明它們之間的親緣關(guān)系就一定相近,這是因為DNA堿基比只是指DNA中4種堿基的含量,并未反映出堿基在DNA分子中的排列順序。

③一般認(rèn)為,DNA堿基比相差超過5%就不可能是屬于同一個種,DNA堿基比相差超過10%可考慮是不同屬。

DNA堿基比可用化學(xué)方法或物理方法測定。目前比較常用物理方法進行測定,尤其是熱變性溫度法。該法是用紫外分光光度計測定DNA的熔解溫度(Tm)。它的基本原理是:首先將DNA溶于一定離子強度的溶液中,然后加熱。當(dāng)溫度升到一定的數(shù)值時,兩條核苷酸單鏈之間的氫鍵開始逐漸被打開(DNA開始變性)分離,從而使DNA溶液紫外吸收明顯增加;當(dāng)溫度高達(dá)一定值時,DNA分離成單鏈,此后繼續(xù)升溫,DNA溶液的紫外吸收也不再增加。DNA的熱變性過程(即增色效應(yīng)的出現(xiàn))是在一個狹窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的,紫外吸收增加的中點值所對應(yīng)的溫度稱為該DNA的熱變性溫度或熔解溫度。在DNA分子中,GC堿基對之間有3個氫鍵,而AT堿基對只有2個氫鍵。因此,若細(xì)菌的DNA分子G+C含量高,其雙鏈的結(jié)合就比較牢固,使其分離成單鏈則需較高的溫度。在一定離子濃度和一定pH的鹽溶液中,DNA的Tm值與DNA的G+C含量成正比。因此,只要用紫外分光光度計測出一種DNA分子的Tm值,就可以計算出該DNA的G+C含量。

2、核酸的分子雜交

DNA堿基比相同或相近的微生物,其親緣關(guān)系并不一定相近。這是因為DNA堿基比的相同或相近并不反映堿基對的排列順序相同或相近,而微生物間的親緣關(guān)系主要取決于它們堿基對的排列順序的相同程度。因此,要確定它們之間的親緣關(guān)系就要進行核酸的分子雜交試驗,以比較它們之間堿基對序列的相同程度。核酸的分子雜交試驗在微生物分類鑒定中的應(yīng)用主要包括DNA-DNA分子雜交和DNA-rRNA分子雜交等方法。

①DNA-DNA分子雜交:該方法的基本原理是利用DNA雙鏈解離成單鏈(變性),單鏈結(jié)合成雙鏈(復(fù)性),堿基配對的專一性,將不同來源的DNA在體外解鏈,并在合適的條件下使單鏈中的互補堿基配對結(jié)合成雙鏈DNA。然后根據(jù)能生成雙鏈的情況,測定雜合百分比。

核酸的分子雜交的具體測定方法按雜交反應(yīng)的環(huán)境可分為液相雜交和固相雜交兩大類,前者在溶液中進行,后者在固體支持物上進行。在這些方法中,有的需要用同位素標(biāo)記的DNA,有的則用非同位素標(biāo)記。在細(xì)菌分類中,常用固相雜交法進行測定。這種方法的大致做法是:將未標(biāo)記的各微生物菌株的單鏈DNA預(yù)先固定在硝酸纖維素微孔濾膜(或瓊脂等)上,再用經(jīng)同位素標(biāo)記的參考菌株的單鏈DNA小分子片段在zui適復(fù)性溫度條件下與膜上的DNA單鏈雜交;雜交完畢后,洗去濾膜上未配對結(jié)合的帶標(biāo)記的DNA片段;然后測定各菌株DNA濾膜的放射性強度。以參考菌株自身復(fù)性結(jié)合的放射性計數(shù)值為,即可計算出其他菌株與參考菌株雜交的相對百分?jǐn)?shù)。這些百分?jǐn)?shù)值即分別代表這些菌株與參考菌株的同源性或相似性水平,并以此數(shù)值來判斷各菌種間的親緣關(guān)系。

②DNA-rRNA分子雜交:DNA中(G+C)mol%測定和DNA-DNA分子雜交方法為微生物種和屬的分類鑒定研究開辟了新的途徑,解決了以表型特征為依據(jù)所無法解決的一些疑難問題。許多研究表明,當(dāng)兩個菌株的DNA配對堿基少于20%時,DNA-DNA分子雜交往往不能形成雙鏈,因而限制了DNA-DNA分子雜交方法在微生物種以上單元分類中的應(yīng)用。當(dāng)兩個菌株的DNA-DNA雜交率很低或不能雜交時,用DNA-rRNA雜交仍可能出現(xiàn)較高的雜交率,因而可以用來進一步比較關(guān)系更遠(yuǎn)的菌株之間的關(guān)系,進行屬和屬以上等級分類單元的分類。DNA-rRNA雜交和DNA-DNA雜交的原理和方法基本相同,都是利用核酸復(fù)性的規(guī)律。但兩種方法也有差異:

A. 在DNA-rRNA分子雜交中,同位素標(biāo)記部位在rRNA。

B. DNA-rRNA分子雜交結(jié)果是以Tm值來表示。Tm值越高,表示親緣關(guān)系越近。

③核苷酸序列分析從本章*節(jié)可以看出,16SRNA大分子在生物進化研究中起著重要的作用。新的細(xì)菌分類系統(tǒng)與傳統(tǒng)的細(xì)菌分類體系相比,也存在較多的差異,這主要表現(xiàn)在:

A、改變了細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)作為親緣關(guān)系劃分的標(biāo)志之一,如無細(xì)胞壁的支原體,實際是革蘭氏陽性的芽孢梭菌的一個后代分支。

B、改變了營養(yǎng)類型作為種系發(fā)生的特征,如光合細(xì)菌并非是獨立于非光合種群的進化分支,而是每種光合種群都代表了一個高階的分類單元,其后代分支包括非光合細(xì)菌。

C、盡管革蘭氏陽性細(xì)菌是系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系密切的一群細(xì)菌,但革蘭氏陰性菌卻包括了10個亞群。

編輯:songjiajie2010

 
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