细菌是地球上最普遍的生命形式。细菌的生物量超过植物或动物的生物量。由于它们的丰富性，大多数的细菌种类到目前为止还没有被鉴定出来。传统的细菌鉴定方法是以表型特征为基础的，与基因型鉴定方法相比不准确。16srrna序列的比较已成为鉴定细菌属水平的首选基因型方法。使用16srrna作为家政遗传标记有几个原因，我们将进一步详细解释。

覆盖的关键领域

1.什么是16S rRNA？定义、结构、作用2.为什么用16S rRNA鉴定细菌？简介、原因、方法3.16S rRNA在微生物学中有什么应用？应用

关键词：细菌，分类，基因序列，鉴定，核糖体，16srrna

什么是16s核糖核酸(16s rrna)？

16srrna是原核核糖体小亚单位的组成部分。原核核糖体的两个亚基是50S大亚基和30S小亚基。它们形成70年代核糖体。小亚单位由与21种蛋白质结合的16srrna组成。16srrna由1540个核苷酸组成。16srrna的二级结构如图1所示。

Figure 1: 16S rRNA

16srrna的3'端含有反Shine-Dalgarno序列，该序列与上游的起始密码子AUG结合。Shine-Dalgarno序列是细菌mRNA的核糖体结合位点。由于16srrna对细菌的功能至关重要，因此编码16srrna的基因在细菌物种中高度保守。16srrna序列广泛应用于细菌的鉴定和分类。

为什么用16srrna鉴定细菌

传统的细菌鉴定方法主要是基于细菌的表型特征。然而，16srrna序列的比较已经成为一种“金标准”，取代了传统的细菌鉴定方法。对16srrna序列的分析有助于鉴别表型异常、描述不良或很少分离的菌株。对非培养细菌和新病原体的鉴定也有较好的效果。16srrna基因存在于细菌基因组的rRNA操纵子中。rRNA操纵子如图2所示。

Figure 2: rRNA Operon

16srrna适合作为家政遗传标记。下文对其进行了描述。

1. 16srrna基因是细菌基因组中普遍存在的基因。由于16srrna功能在翻译过程中对细菌细胞至关重要，因此几乎所有的细菌基因组都由16srrna基因组成。
2. 16srrna基因序列高度保守。由于16srrna的功能更加普遍，因此16srrna基因的序列高度保守。基因序列的变化可以看作是时间（进化）的度量。
3. 16srrna基因（1550bp）的大小足以用于生物信息学。
4. 16srrna基因是细菌基因组中研究较多的基因。由于16srrna基因的功能对细胞至关重要，因此受到许多研究的关注。

识别

迄今为止，利用16srrna基因序列已鉴定出8168种细菌。识别过程的过程描述如下。

1. 基因组DNA的提取
2. 16srrna基因的PCR扩增
3. 获得扩增的16srrna基因的核苷酸序列
4. 将该序列与数据库中现有的核苷酸序列进行比较

16srrna序列长约1550个碱基对，由可变区和保守区组成。通用引物与基因保守区互补，可用于PCR扩增基因可变区。一般情况下，从基因的起始或整个基因的540个碱基对进行PCR扩增。对PCR片段进行测序，并与已有的16srrna基因核苷酸序列进行比较，以鉴定预先分离的菌种。GenBank是最大的核苷酸序列库，拥有超过2000万个不同的16srrna基因序列。如果细菌种类是新的，该序列将与数据库中的任何16srrna序列不匹配。

分类

由于16srrna基因序列几乎存在于所有的细菌中，因此比较不同的16srrna基因序列可以用来区分细菌的种和亚种。相似的细菌可能具有相似的16srrna基因序列。通过比较16srrna基因序列构建的细菌系统发育树如图3所示。

Figure 3: Phylogenetic Tree C***tructed Based on 16S rRNA Sequence Comparison

什么是16srrna在微生物学中的应用(the applicati*** of 16s rrna in microbiology)？

16srrna在微生物学中的应用如下。

1. 16srrna基因测序是细菌种类鉴定和分类的金标准。
2. 16srrna序列的比较可用于新病原体的识别。
3. 16srrna测序可作为医学微生物学中细菌表型鉴定方法的一种快速、廉价的替代方法。

结论

16srrna对细菌的功能至关重要，因为它为翻译过程中细菌mRNA与核糖体的结合提供了一个位点。由于16SrRNA的功能对细胞至关重要，因此它的基因序列几乎存在于所有细菌细胞中。而且，其序列高度保守。然而，16srrna序列也是由可变区组成的，可以用来鉴定细菌种类。此外，根据16srrna的基因序列可以对细菌进行分类。

引用

1.詹达，J。迈克尔和莎伦。“阿伯特。”诊断实验室中细菌鉴定的16srrna基因测序：优点、危险和缺陷〉，《临床微生物学杂志》，美国微生物学学会，2007年9月，可在此查阅。2.克莱里奇，吉尔E.“16srrna基因序列分析对临床微生物学和传染病细菌鉴定的影响〉，《临床微生物学评论》，美国微生物学学会，2004年10月，可在此查阅。 2.克莱里奇，吉尔E.“16S rRNA基因序列分析对临床微生物学和传染病细菌鉴定的影响〉，《临床微生物学评论》，美国微生物学学会，2004年10月，