【正文】 鈍圓； ~ μm ~ μm；周身鞭毛，能運(yùn)動(dòng)，有菌毛。由RamR和小分子復(fù)合物結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵殘基Phe155，從而有助于篩選與其結(jié)合的潛在藥物。ATP, NADH/NAD+, NADPH/NADP+等輔因子參與很多重要胞內(nèi)代謝過程，其水平及比例可導(dǎo)致微生物代謝及生理發(fā)生全局變化。從而合成生物大分子蛋白質(zhì)類藥物。除GBL外, 在抗生素生物合成中信號分子具有多樣性和多效性, 如抗生素本身可作為信號分子, ATP和肌醇等可作為信號分子參與抗生素的生物合成和形態(tài)分化的分子調(diào)控。2. 培養(yǎng)條件的優(yōu)化：微生物只能在適合的條件下生長和繁殖。GBL類型的信號分子在抗生素生物合成中發(fā)揮功能：鏈霉菌廣泛使用γ丁酸內(nèi)酯（GBL）類化合物作為自調(diào)控因子。全局性調(diào)控蛋白對抗生素生物合成的調(diào)控通常是通過直接或間接地調(diào)控途徑特異性調(diào)控蛋白實(shí)施的?？股剡€具有抑制它種微生物生長活動(dòng)、甚至殺滅它種微生物的能力，這就為鏈霉菌的生活創(chuàng)造了相對較好的條件。 鏈霉菌為什么會(huì)產(chǎn)生如此多樣性的次級代謝產(chǎn)物？他們對鏈霉菌本身有何意義？（劉鋼老師） 次級代謝產(chǎn)物通常是指不是生物體生長發(fā)育所必需的分子量小于3KDa的小分子物質(zhì)。 作為絲狀細(xì)菌的鏈霉菌經(jīng)歷一個(gè)怎樣的分化過程？對其自身有何意義？（劉鋼老師）作為絲狀細(xì)菌鏈霉菌的分化過程為：1，孢子萌發(fā)形成基質(zhì)菌絲；2，基質(zhì)菌絲延伸、分枝；（光禿表型）3，向空氣中生長形成氣生菌絲；4，氣生菌絲產(chǎn)生螺旋和分隔；（白表型）5，分隔加深形成孢子鏈；6，孢子鏈變灰，成熟；（灰表型）7，釋放游離孢子。而環(huán)化的DNA由于不能在鏈霉菌中復(fù)制，隨著傳代而丟失。鏈霉菌基因組編輯有：l ISecI endonuclease介導(dǎo)的同源重組系統(tǒng)：敲除質(zhì)粒上含有一串聯(lián)的與靶片段左右臂同源的兩個(gè)DNA片段以及ISecI識(shí)別的18個(gè)堿基的位點(diǎn)（sceS）。突變的生物學(xué)意義：基因突變導(dǎo)致了基因表達(dá)出來的性狀發(fā)生了改變，對突變個(gè)體本身來講，絕大多數(shù)是有害的，因?yàn)楝F(xiàn)有的生物基本上都適應(yīng)了現(xiàn)在的環(huán)境。微生物遺傳與分子生物學(xué)（5*15+1*25=100分）本課程主要涉及到微生物中主要的模式菌株:原核微生物: 放線菌(鏈霉菌),大腸桿菌,芽孢桿菌,乳酸菌，古菌等。但是環(huán)境是可變的，如果生物不變，那就很可能被淘汰。將該質(zhì)粒導(dǎo)入鏈霉菌細(xì)胞，并通過抗性篩選質(zhì)粒插入到基因組上的克隆。大片段DNA克隆的技術(shù)：l 依賴于酵母菌的轉(zhuǎn)化介導(dǎo)的大片段DNA重組克?。═AR）l 基于FBT1 attpattBint整合系統(tǒng)的鏈霉菌基因組DNA大片段克隆技術(shù)：通過結(jié)合轉(zhuǎn)移將質(zhì)粒pSV::attB6Up導(dǎo)入鏈霉菌，卡那霉素篩選獲得pSV::attB6Up同源整合到目的位置的菌株SattB6。 鏈霉菌的發(fā)育分化過程中有部分的基質(zhì)菌絲和未分化成為孢子的氣生菌絲存在有死亡現(xiàn)象，這些菌絲的死亡發(fā)生在鏈霉菌分化過程中的特定時(shí)間和區(qū)域。越來越多的證據(jù)表明，次級代謝實(shí)際上參與了生物體對環(huán)境因子應(yīng)答等多種生理作用。 調(diào)控基因在抗生素生物合成中有何主要功能？ 抗生素生物合成基因簇一般由調(diào)控基因、結(jié)構(gòu)基因和相關(guān)抗性基因組成，而且這些基因總是成簇排列。而除了調(diào)控次級代謝產(chǎn)物的生物合成外，很多全局調(diào)控蛋白還控制著鏈霉菌的形態(tài)分化，還有一些能夠調(diào)控初級代謝，并成為初級代謝向次級代謝轉(zhuǎn)換的媒介。GBL在胞內(nèi)合成并分泌到胞外，當(dāng)達(dá)到一定閾值濃度時(shí)，能夠被胞內(nèi)的受體蛋白所感知，從而引起群體反應(yīng)(抗生素合成或產(chǎn)孢)。不同的營養(yǎng)（如不同的碳源和氮源等）條件導(dǎo)致不同的生理代謝。發(fā)現(xiàn)新信號分子，研究其在抗生素產(chǎn)生和種間交流中的作用機(jī)制；同時(shí)可用于激活隱性基因簇；探索抗生素作為信號分子在自然生境中的生物學(xué)功能。B、 大腸桿菌細(xì)胞高產(chǎn)抗癌藥物前體紫杉醇(taxol)前體taxadiene。與生物大分子的合成相關(guān)， NADPH/NADP+增加有利于生物大分子的合成。D、轉(zhuǎn)肽酶：這些酶大多是藥物的潛在作用靶點(diǎn)，對其結(jié)構(gòu)功能的研究是熱點(diǎn)。毒性因子：菌毛：大多由質(zhì)粒編碼，成束狀，起粘附宿主作用。l 生物大分子合成前相應(yīng)基本結(jié)構(gòu)單元需要活化，活化后的分子具有高能量，便于后續(xù)合成反應(yīng)。a. 蘇云金芽胞桿菌主要特征是在芽胞形成的同時(shí)產(chǎn)生伴胞晶體即δ內(nèi)毒素,而編碼這些晶體蛋白的基因主要位于質(zhì)粒上。生物膜形成過程中的最主要抑制子：SinR，它是一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控子，可以抑制基質(zhì)形成基因的表達(dá)，也可以促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)相關(guān)基因的表達(dá)，因此形成生物膜需抑制SinR蛋白的表達(dá)。3　 ComK的釋放： 群感效應(yīng)信號分子ComX及CSF可以促使ComA~P的水平升高， ComA~P能夠促進(jìn)表面活性素—surfactin基因簇的轉(zhuǎn)錄，而位于此基因簇上的S同時(shí)被轉(zhuǎn)錄。納豆激酶的分離純化粗提方法即是將發(fā)酵液或納豆浸提液離心取上清，用硫酸銨或乙醇沉淀，再經(jīng)離心除去上清液中的粘性物質(zhì)，離心后取沉淀，溶于緩沖液中即為粗酶液。最后優(yōu)化培養(yǎng)條件，最終得到商品化的納豆激酶產(chǎn)品。分泌蛋白至培養(yǎng)基、細(xì)胞壁及插入蛋白至細(xì)胞質(zhì)膜。l pseudopilin export pathway: 感受態(tài)形成相關(guān)。谷氨酸生物合成途徑以及代謝途徑：谷氨酸生物合成：三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生α酮戊二酸，當(dāng)αKGA（ α酮戊二酸）脫氫酶酶活性微弱或喪失時(shí)， α酮戊二酸會(huì)在NADPH和NH4+ 在谷氨酸脫氫酶作用下，合成谷氨酸，而不會(huì)生成琥珀酸，脫離三羧酸循環(huán)而生成谷氨酸，最后透過細(xì)胞膜分泌到胞外。糖的代謝才能沿著α 酮戊二酸的方向進(jìn)行, 從而有利于谷氨酸的積累。l 生物素：當(dāng)生物素過量時(shí),菌體生長繁殖快,谷氨酸合成途徑受阻,發(fā)酵液中由菌種細(xì)胞排出的谷氨酸僅能占氨基酸總量的12%；生物素適量時(shí),菌體代謝失調(diào),細(xì)胞膜通透性增強(qiáng),細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸能及時(shí)排出,有利于谷氨酸的積累。 l 泡沫 ：谷氨酸發(fā)酵是好氣性發(fā)酵, 因通風(fēng)和攪拌產(chǎn)生泡沫是正常的, 但泡沫過多會(huì)帶來一系列問題: (1) 泡沫形成泡蓋時(shí), 代謝產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)排出,妨礙菌體呼吸作用,影響菌體的正常代謝。c. 引入外源基因 ：C. glutamicum ATCC14067 (pJCtacvgb)具有較高的氧吸收率，VHb蛋白提高了重組菌的呼吸效率。谷氨酸棒桿菌對環(huán)境響應(yīng) ：l 谷氨酸棒桿菌的熱激調(diào)控網(wǎng)絡(luò)極為復(fù)雜，它不僅上調(diào)dnaK、grpE、dnaJ、groES、groEL等分子伴侶編碼基因和hsp的表達(dá)，還上調(diào)或下調(diào)300個(gè)基因的表達(dá)。谷氨酸棒桿菌對pH的應(yīng)答是個(gè)復(fù)雜的過程，它與氧化脅迫、鐵離子平衡以及新陳代謝相聯(lián)系。1 簡述乳酸菌基因組的特點(diǎn).乳酸菌基因組的特點(diǎn) ：l 基因數(shù)目差異大：不同乳酸菌種之間基因數(shù)目從1600到3000個(gè)不等，基因數(shù)差異大，表明乳酸菌處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的進(jìn)化過程之中，大量的基因發(fā)生丟失、重復(fù)或者獲得新的基因。第五章 古菌1 16S rRNA的功能機(jī)制是什么？ 細(xì)菌含有的核糖體分為23S，16S和5S rRNA 3種類型，其分子由高度保守區(qū)和可變區(qū)組成，其中某些堿基序列在相當(dāng)長期的進(jìn)化過程中保持恒定。l 與23S進(jìn)行交互，幫助兩個(gè)核糖體子單元的結(jié)合。 哪些分子生物學(xué)特性使極端嗜熱古菌成為地球上最耐熱的生命形式？l 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特殊：一般的真菌和細(xì)菌的細(xì)胞膜是酯鍵，100℃ 以上細(xì)菌細(xì)胞膜損毀，古菌細(xì)胞膜更穩(wěn)定，是醚鍵，而甘油與異戊二烯衍生物組成的醚鍵更加穩(wěn)定，因此細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定使得極端嗜熱古菌成為地球上最耐熱的生命形式。在地球上主要生活于海水曬鹽場，鹽湖，以及腌制食品；可生活于高鹽(4M)甚至飽和鹽濃度，產(chǎn)菌紅素和紫膜可使鹽場或鹽湖變紅；主要為好氧異氧生活，主要利用氨基酸，不能利用葡萄糖；可通過紫膜利用光能產(chǎn)ATP和發(fā)酵精氨酸產(chǎn)ATP； 具有強(qiáng)的抗輻射能力。因此，我推測火星上機(jī)油可能存在光合細(xì)菌。而火星上的液態(tài)水存在，并且項(xiàng)目科學(xué)家報(bào)告說，“勇氣”號正在探索古謝夫環(huán)形山區(qū)域的“赫斯本德山”。這樣的鹽類物質(zhì)組合讓這種鹽水得以有可能在火星表面穩(wěn)定存在足夠長的時(shí)間，所以推測可能有嗜鹽微生物的存在。l ：GTF: 基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,Phsp5是嗜鹽古菌NRC1中熱誘導(dǎo)最強(qiáng)的啟動(dòng)子。若該基因敲除后，單獨(dú)敲除該目標(biāo)基因的突變株仍然能夠合成該物質(zhì)，那么可以說明，該基因編碼的物質(zhì)可以由多種途徑合成或者有編碼該產(chǎn)物的同源基因，說明該基因是非必需的，否則該基因可能是重要的或者必不可少的。模式古菌及其遺傳操作系統(tǒng)的特色 :相對于細(xì)菌，古菌在遺傳信息處理系統(tǒng)方面與真核生物同源，代表古菌真核生物進(jìn)化分支的基本特性。 2) 嗜鹽古菌具有獨(dú)特的鹽適應(yīng)機(jī)制和功能物質(zhì)，因其制備的方便性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展和生物技術(shù)的進(jìn)步起到了重要的推動(dòng)作用。CRISPR高效的“引發(fā)適應(yīng)”過程及可能的機(jī)制：引發(fā)適應(yīng)過程（I型CRISPR)具有高效性和特異性，需要所有的Cas蛋白參與和一個(gè)引發(fā)型crRNA。適應(yīng)過程需要被某一spacer引發(fā)至同源的外源DNA。 l 理解為什么不受控制原生適應(yīng)必需被沉默掉的客觀實(shí)事: 傷害宿主。CRISPR/Cas9 系統(tǒng)在基因組DNA 片段靶向編輯方面的研究和應(yīng)用，主要包括DNA 片段的刪除、反轉(zhuǎn)、重復(fù)、插入和易位，這一有效的DNA 片段編輯方法為研究基因功能、調(diào)控元件、組織發(fā)育和疾病發(fā)生發(fā)展提供了有力手段。盡管利用CRISPR/cas9 系統(tǒng)進(jìn)行DNA 片段靶向重復(fù)研究才剛剛起步，效率還有待提高?？傊?，CRISPRCas9是細(xì)菌的一種“獲得性免疫系統(tǒng)”。第6章 ：2為什么白色念珠菌是人體內(nèi)最成功的共生菌和致病菌？白色念珠菌 是如何適應(yīng)宿主環(huán)境的，它的獨(dú)特的生物學(xué)特征是如何進(jìn)化出來的？ 認(rèn)識(shí)白色念珠菌的生物學(xué)特征。CO2感應(yīng)研究將揭示白念珠菌宿主環(huán)境 適應(yīng)和感染的機(jī)制。 ‘‘Cost of males’’ ；b. 有性繁殖慢于無 性繁殖； … 2. 2. 適當(dāng)時(shí)候，促進(jìn)有性生殖。在特定的條件下，細(xì)菌可以形成生物被膜，包被有生物被膜的細(xì)菌稱為被膜菌。因此我們可以抑制其形成生物被摸，從而講授真菌的抗藥性并且使其致病性被減弱或消除。 首先，鏈霉菌方面，譚老師和劉老師的研究部分是鏈霉菌（放線菌）的遺傳特性以及次生代謝的分子調(diào)控以及其遺傳基礎(chǔ)與操作知識(shí)。 古菌方面，向老師為我們講授了古菌，它有一個(gè)原核的外表，卻有著一個(gè)真核的內(nèi)心，這句話涵蓋了古菌的基本遺傳特征。老師講授的CRISPR技術(shù)也是目前計(jì)較熱的基因組編輯技術(shù)，是我們對這項(xiàng)技術(shù)有個(gè)比較詳盡的了解。并且，通過本課程的學(xué)習(xí)，我們可以運(yùn)用老師所教授的分子生物學(xué)技術(shù)來進(jìn)行我以后課題的研究。白色念珠菌可以通過遮掩betaglycan來逃避和抵抗免疫系統(tǒng)的攻擊，使暴露betaglycan即可激活免疫反應(yīng)，從而治療真菌疾病。成功致病菌的四個(gè)特征：（≥37176。平衡了種群長期進(jìn)化與短期快速環(huán)境適應(yīng)的之間的矛盾 以最經(jīng)濟(jì)節(jié)約的方式達(dá)到目的。只有a/a 和alpha/alpha菌株 能進(jìn)行白 灰轉(zhuǎn)換；只有灰菌能進(jìn)行高效率交配。形態(tài)轉(zhuǎn)換：白色念珠菌形態(tài)多樣性，具有兩種典型的形態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)即White和 Opaque。 雖然普通質(zhì)粒很多時(shí)候也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果，但是質(zhì)粒轉(zhuǎn)染具有效率低，作用時(shí)間短暫性等缺點(diǎn)。染色體靶向易位：染色體易位常常與腫瘤發(fā)生有著密不可分的關(guān)系，因此染色體易位的研究對于人們認(rèn)識(shí)腫瘤的發(fā)病機(jī)理尤為重要。2013 年，CRISPR/Cas9 系統(tǒng)被應(yīng)用到哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，張鋒團(tuán)隊(duì)和Church 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)位于同一條染色體上的兩個(gè)sgRNAs 對DNA 雙鏈進(jìn)行操作時(shí)，在獲得定點(diǎn)突變的同時(shí)，也存在DNA 片段刪除的情況。它是細(xì)菌和古細(xì)菌為應(yīng)對病毒和質(zhì)粒不斷攻擊而演化來的獲得性免疫防御機(jī)制。l 回答了Nature (2012)關(guān)于CRISPR適應(yīng)的第一個(gè)關(guān)鍵問題，即為什么很難觀察到實(shí)驗(yàn)室菌株CRISPR對特定天然病毒的適應(yīng)過程（因通常缺乏引發(fā)spacer)。 依賴PAM 過程需要 Cas1Cas2 來募集 Cas3。 3) 嗜鹽古菌是地球上生命進(jìn)化的一個(gè)獨(dú)特分支，即所有極端嗜鹽古菌處于同一個(gè)綱，但同時(shí)基因組存在廣泛多樣性，是研究物種形成和演化的重要材料。 l 嗜鹽古菌：中溫培養(yǎng)，好氧，原生質(zhì)體較好制備，容易遺傳轉(zhuǎn)化，質(zhì)粒豐富，但胞內(nèi)高鹽，需研發(fā)自己的遺傳操作體系。但是若突變株只是該基因編碼的物質(zhì)減少，但不會(huì)過多影響其代謝及生命活動(dòng)，那么可以說該基因是重要的。l ，感知胞內(nèi)外環(huán)境的變化是極其重要的特征（大家可以就不同類型的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子舉例），本例中PhaR通過感應(yīng)PHA顆粒上的空間而調(diào)節(jié)對phaRP啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合，從而同時(shí)調(diào)節(jié)PHA顆粒關(guān)鍵蛋白PhaP和自身的表達(dá)，確保了PHA顆粒的有序形成；因此在地中海富鹽菌中，PhaR在其PHA積累和顆粒形成中起關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。真核型復(fù)制機(jī)器比古菌更復(fù)雜，主要原因是有更多生理過程需要協(xié)調(diào)，其核心蛋白與古菌同源，與細(xì)菌不同。因此可能會(huì)存在熱泉，所以推測火星上可能會(huì)有極端嗜熱古菌和嗜熱酸古菌存在。這種能在極端嚴(yán)酷條件下生存的微生物有可能在火星上生存。l 火星大氣層構(gòu)成：%的二氧化碳、%的氮、%的氬、%的氧。l 基因組：高G+C (6070% ), 結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定； 多復(fù)制子及多復(fù)制起始位點(diǎn)，基因組復(fù)制穩(wěn)定性 ；每個(gè)復(fù)制子多拷貝，生理調(diào)節(jié)及抗損傷的適應(yīng)性 ；l 特殊代謝途以上的分子生物學(xué)特性使得極端嗜熱古菌成為地球上最耐熱的生命形式。16S rRNA基因是細(xì)菌上編碼rRNA相對應(yīng)的DNA序列，存在于所有細(xì)菌的基因組中。細(xì)菌的16S rRNA含有1540個(gè)核苷酸，相對分子質(zhì)量適中，很適合研究菌株分類進(jìn)化。l 基因組中都含有假基因 ：所有的乳酸菌都含有假基因且數(shù)目變化很大，如在腸膜明串珠菌中20個(gè)，嗜熱鏈球菌含有200個(gè)假基因。多位點(diǎn)序列分型技術(shù)（MLST）： 是一種基于核酸序列測定的細(xì)菌分型方法，通過PCR擴(kuò)增6~10個(gè)管家基因內(nèi)部400~600bp核苷酸