微生物遗传与分子生物学思考题.docx

第五章1.16S rRNA的功能机制是什么？举例说明16S rRNA序列分析在现代微生物学领域有哪些应用（1）16S核糖体RNA（16S ribosomal RNA），简称16S rRNA,是/view/24189.htm原核生物的核糖体中30S 亚基的组成部分。（2）16S rRNA具有与原核生物核糖体大亚基中的23S rRNA相似的结构决定功能，可作为核糖体蛋白质结合的架构；16S rRNA的3端含有能与mRNA上游AUG起始密码子通过氢键结合的反夏因-达尔加诺序列；16S rRNA能通过氢键与23S rRNA结合，增强原核生物70S 核糖体一大一小两个亚基（50S 亚基与30S 亚基）结合时的稳定性；16S rRNA能通过其1,492及1,493的腺嘌呤残基的N1原子与mRNA骨架上的2OH基团之间产生氢键，使核糖体A位密码子－反密码子的碱基互补配对稳定化；在众多的生物大分子中，最适合于提示各类生物亲缘关系的是rRNA,尤其是16S rRNA被普遍认为是一把好的谱系的“分子尺”这是因为：1. rRNA参与生物蛋白质的合成过程，其功能是任何生物都必不可少的，而且在生物进化的漫长经历中其可能保持不变。2. 在16S rRNA分子中，既含有高度保守的序列区域又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物。3. 16S rRNA相对分子质量大小适中，便于分析。在5S rRNA、23S rRNA和16S rRNA三种分子中，5S rRNA包含120个核苷酸，虽然它也可以作为一种信息分子加以利用，但由于其信息量小应用上受到限制。23S rRNA蕴含着大量的信息，但序列测量和分析比较的工作量较大。而16S rRNA相对分子质量大小适中（约含1540个核苷酸）含有比较广泛的的生物信息量，加上rRNA在细胞中含量大（约占细胞中RNA的90%）也易于提取。4. 16S rRNA普遍存着于真核生物和原核生物中，真核生物中其同源分子是18S rRNA。细菌分类16S rRNA基因序列分析法鉴定常见的病原细菌：朱飞舟等人利用16S rRNA 基因序列分析法鉴定了14 种临床上常见的细菌，且该方法较生化分析法更加稳定，重复性更好，16S rRNA基因序列分析法可以作为临床鉴定病原细菌的一种更有效方法。　鉴别难于区别的细菌，在细菌鉴定中, 16 S rRNA 基因序列分析技术能够精确到种的水平, 可以用来鉴定用其他方法难于区别的细菌，众所周知, 草绿色链球菌能够导致心内膜炎, 但该菌包括了变异链球菌、血链球菌、唾液链球菌、轻型链球菌和米勒链球, 它们的致病能力差别很大, 因此如果能够早期鉴定血液中分离细菌的种类, 对临床诊断和预测病情均有重要的作用。然而, 这5 种链球菌通过表型分析难于区分,采用16S rRNA 基因序列分析, 就能快速地鉴定出标本中的细菌种类。　鉴定分枝杆菌分枝杆菌分为人类病原菌、动物寄生致病菌和腐物寄生菌3 大类, 形态、结构类似, 种类繁多, 区分起来有一定的困难;同时致病分枝杆菌大多生长缓慢、培养时间长, 有的甚至不能培养。因此, 16SrRNA 基因序列分析技术很快被应用于临床分枝杆菌的鉴定。④　鉴定微环境中存在的多种细菌。在实际生活中, 很多条件下存在的细菌都由复杂群体组成。医学临床取样标本, 比如口腔菌群或者体内插管形成的生物膜上往往有多种细菌混合生长, 其中包括一些目前还无法培养的细菌, 因此很难全面了解特定环境中细菌的种类和作用。近年来,人们采用不依赖细菌培养的方法, 对生长在特定微环境的细菌进行研究, 取得了一定突破。⑤我们可以根据16S rRNA 序列比较推测细菌间的进化关系,研究某一特定环境中微生物的区系组成，进而了解其种群动态，研究微生物的多样性。陈泽祥等选取3株不同血清型的鸭疫里氏杆菌广西分离株GX RA01、GXRA07和GX RA09进行16SrRNA 基因序列分析，基于其同源性，表明这3株菌株应为鸭疫里氏杆菌。哪些分子生物学特性使极端嗜热古菌成为地球上最耐热的生命形式？（1）基因组：高G+C (60-70% ), 结构更稳定，特殊形式的DNA拓扑异构酶，DNA反解旋酶，促进DNA分子形成正向超螺旋，增强DNA分子的热稳定性；多复制子及多复制起始位点，基因组复制稳定性，每个复制子多拷贝，生理调节及抗损伤的适应性；细胞内特殊因子如多胺类物质可以促进嗜热菌蛋白质与核酸的合成能力，提高核酸的稳定性，并对某些酶具有激活作用。（2）蛋白组：典型的呈酸性的蛋白组，蛋白表面富含酸性氨基酸，可以帮助蛋白周围形成水化层，增加其可溶性、减少其聚集盐析的可能，在高K+ 条件下行使正常功能；蛋白亚基之间的相互作用和多聚化，离子对、疏水相互作用以及盐桥也可起到稳定蛋白的作用。（3）细胞膜：稳定的醚键结构，