細菌的核區和基因組

【核區】

細菌的細胞和其它原核生物一樣，DNA集中在細胞質中的低電子密度區，稱「核區或核質體」，並且只具有一個DNA聚集的核區，結構簡單、形態不規則，沒有核膜，更加沒有核仁。並且為了同真核細胞的細胞核有所區別，被稱作「擬核或類核」。

細菌結構圖

核區主要由一個環狀的DNA分子組成，並且呈絲狀結構。有些的原核細胞的DNA為線形，還有些細菌含有不止一條的DNA分子，如：霍亂弧菌。

霍亂弧菌

核區沒有強的陽性反應，可見核真核細胞的核不一樣，但是人們習慣延用真核細胞的染色體概念，也把細菌的核區DNA稱為染色體，實際上它沒有真正的染色體結構。

雖然細菌沒有真正意義上的染色體結構，但是其DNA也在RNA和擬核蛋白（不同於組蛋白）的協助下進行高效的包裝。在不到1微米（um）的核區空間內，摺疊著長達1200-1400微米（um）的環狀DNA，所含的遺傳信息量可編碼2000-5000種蛋白質，因此細菌的DNA的空間構建時十分精巧的。

另外由於細菌沒有核膜把核和細胞質絕對的分開，所以細菌DNA的複製、RNA的轉錄與蛋白質的合成可以同時進行，而不像真核細胞的這些生化反應在時間和空間上是嚴格分隔開來的。這是細菌乃至整個原核細胞和真核細胞之間最顯著的差異之一。

【基因組】

細菌的基因組一般是作為具有一個複製起點的獨立單位而進行複製的，遵循半保留的複製規律，最終由一個DNA母環複製為兩個子環。複製時，細菌的DNA環附在細菌的質膜上作為支持點，並且複製不受細胞分裂周期的限制，可以連續進行，不像真核細胞DNA複製時局限在細胞周期的特定階段（S期）。

細菌基因組

基因組的特點：

1、細菌的染色體基因組通常由一條環狀雙鏈DNA分子組成，細菌的染色體相對聚集在一起，形成一個較為緻密的區域，稱為類核。類核無核膜與胞漿分開，類核的中央部分由RNA和支架蛋白組成，外圍是雙鏈閉環的DNA超螺旋。染色體DNA通常與細胞膜相連，連接點的數量隨細菌生長狀況和不同的生活周期而異。在DNA鏈上與DNA複製、轉錄有關的信號區域與細胞膜優先結合，如大腸桿菌染色體DNA的複製起點（OriC）、複製終點（TerC）等。細胞膜在這裡的作用可能是對染色體起固定作用，另外，在細胞分裂時將複製後的染色體均勻地分配到兩個子代細菌中去。但是有關類核結構的詳細情況尚不清楚。

2、具有操縱子結構其中的結構基因為多順反子，即數個功能相關的結構基因串聯在一起，受同一個調節區的調節。數個操縱子還可以由一個共同的調節基因（regulatorygene）即調節子（regulon）所調控。

3、在大多數情況下，結構基因在細菌染色體基因組中都是單拷貝但是編碼rRNA的基因rrn往往是多拷貝的，這樣可能有利於核糖體的快速組裝，便於在急需蛋白質合成時細胞可以在短時間內有大量核糖體生成。

4、和病毒的基因組相似，不編碼的DNA部分所佔比例比真核細胞基因組少得多。和病毒基因組不同的是，在細菌基因組中編碼順序一般不會重疊，即不會出現基因重疊現象。

5、具有編碼同工酶的同基因（isogene）例如，在大腸桿菌基因組中有兩個編碼分支酸（chorismicacid）變位酶的基因，兩個編碼乙醯乳酸（acetolactate）合成酶的基因。

細菌基因組

6、在DNA分子中具有各種功能的識別區域如複製起始區OriC，複製終止區TerC,轉錄啟動區和終止區等。這些區域往往具有特殊的順序，並且含有反向重複順序。

7、在基因或操縱子的終末往往具有特殊的終止順序，它可使轉錄終止和RNA聚合酶從DNA鏈上脫落。例如大腸桿菌色氨酸操縱子後尾含有40bp的GC豐富區，其後緊跟AT豐富區，這就是轉錄終止子的結構。終止子有強、弱之分，強終止子含有反向重複順序，可形成莖環結構，其後面為polyT結構，這樣的終止子無需終止蛋白參與即可以使轉錄終止。而弱終止子儘管也有反向重複序列，但無polyT結構，需要有終止蛋白參與才能使轉錄終止。

目前細菌基因組的研究策略主要分為DNA 的提取及測序、基因組組裝、基因組完成(Genome finishing)、基因預測、基因注釋和基因組比較分析六大部分。