细菌显微追踪技术在生物被膜中的应用

细菌生物被膜是粘附于物体表面的由细菌细胞及其胞外物质组成的复杂膜样物聚集体,具有很强的耐药性和免疫逃逸能力。生物被膜内细菌的代谢活性、运动状态等与浮游细菌有明显区别。近年来,先进的显微成像技术结合新型图像处理方法,在研究细菌的运动、生理等方面发挥了重要作用。本文围绕生物被膜,概述了细菌显微追踪技术在其研究中的应用。主要从细菌的运动方式和生物被膜形成过程的调控两方面出发,介绍了在单细胞水平上利用该技术研究生物被膜的进展,包括细菌的游泳、蹭行、群集运动和多种信号通路调控下生物被膜的形成过程等,并展望了该技术在生物被膜其他相关研究领域的应用前景。     

厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用

厌氧氨氧化细菌(anammox)可以将亚硝酸盐和氨氮转化为氮气从而缩短氨氮转化的过程,它已经成为新型生物污水脱氮技术研究的热点之一。当前,有关厌氧氨氧化菌特有的生理结构特点、种群分类及其功能酶等方面的研究取得了一定突破,为实现其工业应用奠定了良好的理论基础;同时分子生物学技术在厌氧氨氧化细菌种群分布、群落多样性及其共生关系等方面的应用也大大促进了污水生物脱氮技术的革新和进步。总结了厌氧氨氧化菌主要的生理生化特点、细胞结构特点、脱氮机理、污水处理体系中的应用以及分子生物学方法对污水处理体系中厌氧氨氧化菌种群分析的研究现状,并指出未来anammox细菌在生物特性及在污水脱氮处理实际应用的研究中的热点问题。生物特性方面的主要研究热点有：（1）anammox细菌除厌氧氨氧化作用外,其它新陈代谢途径有待探索;（2）anammox细菌在不同环境中分布的倾向性问题;（3）新型anammox细菌的确定。污水处理的实际应用方面的主要研究热点有：（1）anammox污泥的快速高效富集问题;（2）设计高特异性引物;（3）anammox细菌和其他微生物的共生关系。     

细菌sRNA ArcZ结构、功能及作用机制研究进展

ArcZ是一种大小为121个核苷酸的细菌非编码反式小RNA分子(small noncoding RNA,sRNA)。通过激活rpoS的表达,ArcZ间接地促进生物被膜基体组成部分菌毛和纤维素的表达;另外,其与ArcA/ArcB双组分系统互相负调控从而影响细菌用氧环境。ArcZ在近几年的研究中已被确定为细菌毒力调节的sRNA,能够对多种毒力决定因子发挥多重调节,包括细菌活力、淀粉酶产出、生物被膜形成及Ⅲ型分泌系统。本研究综述了ArcZ的结构、功能及作用机制方面的研究进展,并对其存在的生理意义进行了探讨。     

稀土及其配合物在生物医药上的研究进展

稀土属于化学周期表中镧系元素,具有独特生物活性,能与具有特定生理活性的配体形成稀土配合物。简要归纳了稀土配合物的种类及特点,并阐述了稀土及其配合物在细菌,真菌,癌细胞,正常细胞和病毒方面的生物效应,指出稀土及其配合物在生物医药领域方面有很大的应用前景。     

细菌鸟氨酸脱羧酶作用的研究进展

多胺是生物体内广泛存在的一类具有多种生物活性的低分子化合物,其合成的关键限速酶是鸟氨酸脱羧酶,鸟氨酸脱羧酶和多胺共同参与生物生长发育等重要生理过程。细菌鸟氨酸脱羧酶在结构上和真核生物略有不同,但是功能类似,其能通过促进多胺的产生发挥对细菌的调节作用。研究发现,细菌鸟氨酸脱羧酶也参与细菌对其他物种的作用,但对人体的作用尚不明确。因此,本文综述了国内外关于细菌鸟氨酸脱羧酶在促进细菌生长、适应环境、抗生素抗性和生物膜形成等方面的作用及相关机制,希望能对细菌鸟氨酸脱羧酶及其作用的后续研究提供一些信息与参考。     

醌蛋白研究进展

醌蛋白又称醌酶,是一类以吡咯喹啉醌(PQQ)或其结构类似物(TTQ、TPQ或LTQ)为辅助因子的氧化还原酶。以PQQ为辅酶的醌蛋白是其中最重要的一类醌蛋白。按其在氧化还原反应过程中包含辅酶的种类和数量可以分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型等3种型别。Ⅰ型醌蛋白是一类简单的醌蛋白,只含有1分子的PQQ作为辅酶;而Ⅱ型和Ⅲ型醌蛋白含有PQQ和血红素c作为辅酶。Ⅱ型醌蛋白包含1分子PQQ和1分子血红素c,广泛存在于假单胞菌属、丛毛单胞菌属细菌的胞外周质中,参与催化反应过程。Ⅲ型醌蛋白仅存在于醋酸菌属细菌的细胞膜上,由3个亚基组成,即含有1个PQQ/血红素的催化亚单位、1个含有3个血红素c的亚单位和1个不含辅酶的功能未知的亚单位。综述了几种主要醌蛋白的结构、催化机制、电子传递,以及它们的应用情况。     

细菌生物被膜的耐药机制及控制策略

在特定的条件下,细菌可以形成生物被膜,包被有生物被膜的细菌称为被膜菌.被膜菌无论其形态结构、生理生化特性、致病性还是对环境因子的敏感性等都与浮游细菌有显著的不同,尤其对抗生素和宿主免疫系统具有很强的抵抗力,从而导致严重的临床问题,引起许多慢性和难治性感染疾病的反复发作.细菌生物被膜粘附在各种医疗器械及导管上极难清除,以至引发大量的医源性感染.近年来,随着人们对细菌致病机制认识的逐步深入,控制细菌生物被膜的方法已有较大发展.本文拟探讨被膜菌的耐药机制并着重综述细菌生物被膜控制方法的最新研究进展.     

吡咯喹啉醌生物合成研究进展

吡咯喹啉醌(PQQ)是一种较新近发现的氧化还原酶的辅酶,对微生物及动植物均具有重要生理作用。已知能产生PQQ的生物仅限于某些革兰阴性细菌,已分离得到几种不同来源的PQQ生物合成基因,其序列具有一定的保守性。PQQ的生物合成涉及4～7个基因,这些基因一般成簇排列。业已证明,谷氨酸和酪氨酸是PQQ合成的前体物质。对各个基因的功能已有不同程度的了解,但PQQ的生物合成途径还尚未阐明。     

N-酰基高丝氨酸内酯介导的细菌与其真核寄主之间的信息交流

以N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)为信号分子的细菌"群体感应"系统参与细菌多种生理行为的调控。然而近年的研究发现,AHL不仅可以调节细菌多种生物学功能,而且可以被真核生物细胞识别、感知并做出相应的反应,从而介导细菌与其真核寄主生物之间的信息交流。文中介绍了AHL调控真核生物细胞基因表达及信号转导途径方面的最新研究进展,并对未来的研究方向进行了讨论。     

D-氨基酸在细菌生理中的结构性能和调节功能的研究进展

除最小的甘氨酸外,所有的氨基酸(amino acid,AA)都有手性,以D-氨基酸(DAA)或L-氨基酸(LAA)形式存在。DAA广泛存在于各类生物中,尤其是细菌。DAA虽没有参与蛋白质合成,但DAA尤其是非典型DAA在细菌生理中具有很多特殊功能。在结构性能方面,DAA是细菌细胞壁肽聚糖的重要组分,并参与组成某些非核糖体合成途径产生的生物多肽,少数细菌能产生含有D-Glu的γ-聚谷氨酸。对细胞个体而言,DAA能调节细菌表面电荷和自溶素活性,抑制细菌芽胞萌发,调节稳定期细胞壁的重塑及调节病原菌的毒力等。对细菌群落而言,DAA对生物膜的解聚和细菌生态也具有调控作用。此外,某些DAA还能直接作为营养支持某些细菌的生长,而有的DAA则具有抑菌作用。本文主要综述了DAA在细菌生理过程中发挥多项功能的研究进展。