原核生物与真核生物基因组的比较

本文阐述了原核生物与真核生物的区别,特别是从基因组的大小、结构、复制和转录等方面进行了比较,对中学生物教学的相关部分具参考价值,并可加深对这方面的知识的理解。     

运用于原核生物表达谱的研究技术

越来越多基因组序列的公布,掀起了功能基因组学研究的热潮。新的表达谱研究技术也不断涌现和发展。它们包括：差异显示PCR技术（Differential display PCR,DD-PCR）;基因表达指纹分析（gene ex—pression fingerprinting,GEF）;抑制性消减杂交技术（Suppression subtractive hybridization,SSH）和代表性差示分析（Representational difference analysis,RDA）;体内表达技术（In vivo expression technology,IVET）;     

原核生物的碳酸酐酶

碳酸酐酶（CA）催化CO2和HCO3^-之间的相互转化反应,其显著特征是存在α,β,γ三种分子结构不同且独立进化的分子类别,最近的研究表明CA不仅广泛存在于真核界所有高度进化的生物体中,而且还广泛存在于古细菌界和细菌界代谢多样化的原核生物种类中,这表明该酶在原核生物中的作用比先前所认识的更广泛和更基本,鉴于CA在原核生物生理学上的重要性,有必要对近年来原核生物CA的进化分类,分子结构特性,酶学特性及其在原核生物中的分布以及可能的生理功能等方面的研究进展作一介绍。     

原核生物转录起始的负调控

原核生物转录起始是多个反应组成的动力学过程,每一个反应特别是其中一个或几个限速步骤往往成为转录因子的调节点,原核生物阻遏蛋白介导的负调控因启动子而异,包括抑制RNA聚合酶与启动子结合、抑制开放复合物形成、抑制启动子清空等多种机制,不同的阻遏机制与被调系统启动子自身的特性相适应。     

原核生物基因组DNA链组成的非对称性

迄今,已有60多个原核生物的基因组全序列被发表。我们因此有可能对它们基因组的构成有更深入的认识。绝大多数生物基因组DNA的G与C和A与T的含量相等^[1]。但是,在许多原核生物基因组的先导链和后随链内存在G与C或A与T分布的不对称(Gc shew或AT shew)、原核生物DNA链的非对称性表现在碱基、密码子和基因水平。     

原核生物小RNA的研究及其进展

原核生物中的小RNA（small RNA,sRNA）长度通常在50—250nt之间,一般在细胞内不被翻译,对基因转录后水平的调控发挥着关键作用。最初在大肠杆菌中发现,通过计算机预测和实验技术分析,查明的种类现已近140种,其作用机制包括;与目标mRNA的翻译起始位点或前导链结合分别抑制或促进翻译;或者模拟其他核酸的二级结构,去除mRNA结合蛋白对翻译的阻抑作用,促进翻译。此外,在转录水平上,SRNA还能模拟开放的启动子结构与RNA聚合酶结合阻止转录。     

基于高通量测序的两种高寒草甸土壤原核生物群落特征研究

土壤微生物在生态系统中具有重要的生态功能,研究青藏高原高寒草甸的土壤原核生物群落组成及其主要影响因子,对揭示青藏高原独特的微生物地理区系和预测全球环境变化的影响有重要意义。利用Illumina Miseq高通量测序技术,结合分子生态网络,对青藏高原高寒沼泽化草甸和高寒草甸的土壤原核生物的群落组成特征进行了分析。结果共检测到23145个OTUs,可分为2个古细菌类群和33个已知的细菌类群;其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为土壤的优势菌群,相对丰度累计超过79%;高寒草甸原核生物的多样性高于高寒沼泽化草甸,两种草甸类型原核生物群落特征具有显著差异性(P0.001)。分子生态网络分析表明,高寒草甸网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比高寒沼泽化草甸网络更能抵抗外界环境变化,在应对气候变化时具有更高的稳定性;典范对应分析(CCA)和分子生态网络的分析结果均表明,土壤p H值是影响土壤原核生物群落特征的主要影响因子。综上所述,土壤微生物群落的组成变化对于评估其对全球气候变化的响应具有重要的指示作用,土壤原核生物群落特征在不同的高寒草甸土壤中具有显著差异,了解其变化规律和影响因子,能为高寒草甸生态系统的适应性管理和应对气候变化提供理论依据。     

原核生物蛋白O-糖基化的研究进展

自从在原核生物中发现蛋白糖基化之后,越来越多的O-糖基化机制在不同种属的细菌中被发现。本文根据对O-寡糖基转移酶(O-oligosaccharide transferase,OTase)的依赖与否,将原核生物的O-糖基化分为OTase非依赖型和OTase依赖型,并分别对这两种糖基化机制进行了详细阐述。通过对不同的O-糖基化机制的深入了解,为以后更好地利用这些途径来合成工程化的目标糖蛋白奠定基础。     

原核生物中小RNA的功能及研究进展

在原核生物基因组中,除了tRNA、rRNA和mRNA这3种我们很熟悉的RNA以外,目前已经知道还含有许多编码非常规调控的RNA。这些RNA的长度为50～400核苷酸,通常由原核生物的基因间区编码,但并不翻译成蛋白质,因此被称为非编码小RNA（sRNA）,简称小RNA或非编码RNA。近年来,随着生物信息学和分子生物学技术的不断发展,在原核生物体内陆续发现了上百种sRNA分子,这些sRNA分子具有多样的生物学功能,作为一类新发现的基因表达调控子已经引起了高度的重视。     

关于用暂定名称记载未完全描述的原核生物的建议及讨论

由于单个原核生物为人类肉眼所不可见,人们对其分类鉴定的研究及其多样性的评估滞后于高等动植物,尤其对那些暂时还不能培养因而未获得完全描述的原核生物更为如此。另一方面,由于各种因素的影响,原核生物与其他生物一样,其多样性正面临不断增加的威胁[1]。为减轻生物多样     

原核生物系统发生学与分类学的一致性: 组份矢量树与原核生物分类系统的详尽比较

截至2006年12月31日, NCBI共有432个原核生物的全基因组可供下载. 基于这些数据, 我们用组份矢量方法构建了原核生物的进化树. 最新的《伯杰系统细菌学手册》的在线大纲体现了细菌学家的分类系统. 我们对两者从各个分类单元、各个分支进行了详尽的比较. 组份矢量方法所得到的亲缘树和伯杰分类系统在整体结构和绝大多数的细微分支上都相当一致. 同时, 两者的多数不同之处也已经在一定程度上为生物学家所知, 从而为原核生物分类系统的修正提供了一定的启示. 本文重点阐述两者之间分岐之处的生物学含义, 而不再对居主导地位的相同之处做详细叙述.     

原核生物染色体多复制起始点的研究进展

复制起始点是调控DNA复制启动的重要元件之一.近年来,研究人员已经在多种原核生物的染色体中预测或鉴定出了多个复制起始点,并通过合成生物学或基因组工程的手段成功构建了能够稳定遗传的具有多复制起始点染色体的菌株.然而现有的生物化学或细胞生物学的相关教材,有关原核生物复制起始点数目的 介绍尚未对这些最新研究进展进行更新和补充...     

ICNP与SeqCode：组学时代原核生物命名面临的机遇与挑战

自1936年细菌学家Buchanan负责起草专门的细菌命名法规以来,国际原核生物命名法规(International Code of Nomenclature of Prokaryotes, ICNP)在不断发展和完善过程中,积极促进了原核生物分类学及相关学科的发展。随着组学技术在原核生物多样性研究中的应用,越来越多未培养的细菌和古菌新类群被发现,却因为ICNP要求活的生物材料作为命名模式(nomenclatural type),而无法获得生效名称(validly published name)。2022年,原核生物命名法规从序列数据描述原核生物命名法(Code of Nomenclature of Prokaryotes Described from Sequence Data, SeqCode)正式发布,以补充ICNP在未培养微生物类群命名方面的不足。SeqCode不希望和ICNP产生较大分歧,并尽可能保留在将来和ICNP合并的可能性。然而,作为两种独立运行的命名法规,尚不明确SeqCode和ICNP并存会对学术界产生怎样的影响。本文系统介绍了ICNP和SeqCode各自的发展历程和主要内容,分析了二者的优势和局限性,并呼吁微生物学相关领域的学者共同关注原核生物命名法规并应用于实践,以期构建更加合理、有效的原核生物名称系统。