地球上的生命具有强大的适应能力。大部分生物的生存温度范围在20℃～50℃,还有很多生物可以在50℃以上的高温或者20℃以下的低温环境中生长。生长温度在+46℃以上的被称为嗜热微生物。嗜热微生物的热适应机制一直都是人们非常关注的问题。得益于微生物基因组序列数据的积累以及生物信息学的发展,我们可以从基因组和蛋白质组的角度来探讨嗜热微生物的热稳定和热适应机制。前人对于微生物嗜热机制的研究多局限于对某一种蛋白家族的序列或结构的分析。但是到目前为止,已经积累了大量的微生物基因组序列信息。因此,我们决定从微生物全基因组和全蛋白质组的角度,来综合地分析蛋白质和氨基酸对嗜热微生物热稳定和热适应的影响,以及嗜热微生物蛋白功能的演化。本论文首先选取了526个细菌的全蛋白质组序列,利用双向比对的方法找出全部的同源蛋白,从蛋白的序列组成方面入手分析热稳定和热适应的机理。结果表明嗜热微生物在蛋白质的氨基酸组成上存在偏好性。通过对蛋白的功能和COG分析发现,嗜热微生物中特有的一些蛋白质,更多地参与细胞生物信息的存储与处理过程。最后还对这些蛋白的结构做了分析。此外,本论文还研究了氨基酸的稳定性在嗜热微生物热稳定和热适应方面的贡献。通过考察297个原核微生物基因组中氨基酸含量与最适生长温度(OGT)之间的相关性来衡量氨基酸稳定性在生物热适应中所起到的作用。我们的研究发现除了DNA和蛋白质稳定性对热适应的作用之外,氨基酸的稳定性也是嗜热微生物热适应的决定因素之一。这些发现不仅为前人提出的假设提供了进一步的证据支持,而且也表明了氨基酸的稳定性对嗜热菌中氨基酸残基的选择有重要影响。通过考察Top-90中同源蛋白的氨基酸含量,进一步说明氨基酸的稳定性对蛋白质的残基组成有贡献。