此外,有时因某种微生物的生长而引起的其它条件的改变(例如缺氧、pH改变等),从而抑制它种生物的现象也称拮抗。 五、 竞争
竞争:两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子,致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用,其结果对两种种群都是不利的。
六、 捕食
捕食:一种种群被另一种种群完全吞食,捕食者种群从被食者种群得到营养,而对被食者种群产生不利影响。 对微生物来说,一般有如下几种情况: 1. 原生动物吞食细菌和藻类; 2. 粘细菌吞食细菌和其它微生物; 3. 真菌捕食线虫和其它原生动物;
第三节 微生物在生态系统中的作用
一、微生物在生态系统中的地位
生态系统是生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体。 特点:在一定的空间内,生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。
生物成分按其在生态系统中的作用,可划分为三大类群:生产者(从无机物合成有机物,例如植物、某些微生物)、消费者(利用有机物进行生活,一般不能将有机物直接分解成有机物,例如动物、某些微生物)和分解者(分解有机物成无机物,形成完整的物质循环)。微生物可以在多个方面但主要作为分解者而在生态系统中起重要作用
微生物的进化、系统发育与分类鉴定
建立16 S r RNA系统发育树的意义 a)使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群; 传统的生物进化研究,主要基于复杂的形态学和化石记载,因此多限于研究后生生物(metazoa),而后者仅占整个生物进化历程的1/5 b)提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法; c)对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据; d)突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制,建立了全新的微生物分类、鉴定理论; e)为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法,特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进行研究。 “Taxonomists' counts suggest that insects dominate the diversity game, but new analyses reveal that microbes are the real winners.” 核酸的碱基组成和分子杂交: 与形态及生理生化特性的比较不同,对DNA的碱基组成的比较和进行核酸分子杂交是直接比较不同微生物之间基因组的差异,因此结果更加可信。 1. DNA的碱基组成(G+Cmol%) DNA碱基因组成是各种生物一个稳定的特征,即使个别基因突变,碱基组成也不会发生明显变化。 分类学上,用G+C占全部碱基的克分子百分数(G+Cmol%)来表示各类生物的DNA碱基因组成特征。 1)每个生物种都有特定的GC%范围,因此后者可以作为分类鉴定的指标。细菌的GC%范围为25--75%,变化范围最大,因此更适合于细 菌的分类鉴定。 2)GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌作出鉴定,并可检验表型特征分类的合理性, 从分子水平上判断物种的亲缘关系。 3)使用原则: G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的否定每一种生物都有一定的碱基组成,亲缘关系近的生物,它们应该具有相似的G+C含量,若不同生物之间G+C含量差别大表明它们关系远。 但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它们之间具有近的亲缘关系。 同一个种内的不同菌株G+C含量差别应在4~5%以下;同属不同种的差别应低于10~15%。所以G+C含量已经作为建立新的微生物分类单元的一项基本特征,它对于种、属甚至科的分类鉴定有重要意义。 若二个在形态及生理生化特性方面及其相似的菌株,如果其G+C含量的差别大于5%,则肯定不是同一个种,大于15%则肯定不是同一个属。 在疑难菌株鉴定、新种命名、建立一个新的分类单位时,G+C含量是一项重要的,必不可少的鉴定指标。其分类学意义主要是作为建立新分类单元的一项基本特征和把那些G+C含量差别大的种类排除出某一分类单元 九、微生物与基因工程
前常用的三种体外DNA连接方法为:
① 用T4或E.coli DNA连接酶可连接具有互补粘性末端的DNA片段; ② 用T4 DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段;
③ 先在DNA片段末端加上人工接头,使其形成粘性末端,然后再行连接。 ④ 将粘性末端补平或修平(用单链酶,如绿豆芽核酸酶)连接
柯斯质粒用于克隆大片段的DNA分子特别有效,而这种特性对于研究高等生物的基因组十分重要。其特点:
1)具有λ噬菌体的特性:在克隆了外源片段后可在体外被包装成噬菌体颗粒,高效地感染对λ噬菌体敏感的大肠杆菌细胞。进入寄主的柯斯质粒DNA分子,按照λ噬菌体DNA的方式环化, 但无法按噬菌体的方式生活,更无法形成子代噬菌体颗粒。
2)具有质粒载体的特性:在寄主细胞内如质粒一样进行复制,携带有抗性基因和克隆位点,并具氯霉素扩增效应。
3)具有高容量的克隆能力:柯斯质粒本身一般只有5~7kb左右,而它克隆外源DNA片段的极限值竟高达45kb,远远超过质粒载体及λ噬菌体载体的克隆能力。同时,由于包装限制,柯斯质 粒载体的克隆能力还存在一个最低极限值。例如, 5 kb大小的 柯斯质粒载体,插入的外源片段至少不能小于30 kb。
M13是大肠杆菌丝状噬菌体,其基因组为环状ssDNA,大小为6407bp。其生活史为:
1)通过性毛感染雄性(F+或Hfr)大肠杆菌,或通过转染进入雌性大肠杆菌细胞;
2)进入细胞后,转变成复制型 (RF) dsDNA,然后以滚环方式复制出ssDNA。每当复制出单位长度正链,即被切出和环化,并被立即组装成子代噬菌体和以出芽方式(即宿主细胞不被裂解)被释放至胞外。
M13克隆载体是对野生型M13进行改造后建成,其特点是虽然克隆外源DNA的能力较小,一般只适于克隆300~400bp的外源DNA片段,但特别适合用于制备克隆基因的单链DNA。主要被用于制备测序用单链DNA模板、特异的单链DNA探针,进行定位诱变等,也可用于噬菌体展示(phage display)。
微生物的生长繁殖及其控制
采用培养平板计数法要求操作熟练、准确,否则难以得到正确的结果: 1)样品充分混匀;
2)每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液; 3)同一稀释度三个以上重复,取平均值;
4)每个平板上的菌落数目合适,便于准确计数;
一个菌落可能是多个细胞一起形成,所以在科研中一般用菌落形成单位(colony forming units, CFU)来表示,而不是直接表示为细胞数。
The most probable number method(液体稀释法) 1)未知样品进行十倍稀释;
2)取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养; 3)长菌的为阳性,未长菌的为阴性;
4)查表推算出样品中的微生物数目(统计学原理);
相关推荐: