工业微生物育种全解Word格式.docx

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6）比较容易分离提纯。

7）有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。

8）能保持较长的良好经济性能。

产率。

9）菌株对诱变剂处理较敏感，从而可能选育出高产菌株。

10）在规定的时间内，菌株必须产生预期数量的目的产物，并保持相对地稳定。

4.革兰氏阳性和阴性菌的细胞壁结构有何差异？

它们对溶菌酶和青霉素的敏感有何不同？

5.缺壁细菌有哪些类型和异同？

制备缺壁细菌主要有哪些途径？

原生质体：

G+菌经溶菌酶或青霉素处理；

球状体：

G-菌，残留部分细胞壁。

是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。

L型细菌：

自发突变形成细胞壁缺陷菌株；

6.原生质体制备时，为什么不同微生物要选择不同的酶？

举例说明。

酶在原生质体制备中主要用来酶解细胞壁的，不同的微生物其细胞壁成分及含量可能不同，所以要用不同的酶。

酵母菌的细胞壁主要成分有葡聚糖、甘露聚糖蛋白质、几丁质。

霉菌的细胞壁：

主要成分是纤维素、几丁质、葡聚糖等。

藻类的细胞壁：

主要成分有纤维素构成结构骨架。

7.基因组、基因、密码子、简并、同义密码子的概念是什么？

一、基因组

1.原核生物就是它的整个染色体，原核生物的基因组较小，DNA的含量低，如E.coli的DNA分子质量为2.4×

109Da，相当于4.2×

106bp，含有3000-4000个基因，SV40病毒仅5个基因。

2.真核生物能够维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体，称为基因组。

分子大，达到5×

108－1010bp。

重复序列是基因组结构的一个特点，原核生物少，真核生物多，真核生物DNA序列

（1）单一序列：

单拷贝；

（2）轻度重复序列：

2-10个拷贝；

（3）中度重复序列：

10-几百个拷贝；

（4）高度重复序列：

几百-几万个拷贝。

二、基因

基因：

是一个遗传信息单位，对应着一段编码多肽氨基酸顺序的不连续DNA片段。

基因家族：

由一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因。

操纵子：

乳糖操纵子

多基因家族：

简单多基因家族（每个重复单元含有单一的转录和非转录区），复杂多基因家族（每个重复单元含有多个不同的转录区和非转录区）。

中心法则：

遗传信息以DNA→RNA→蛋白质这种方向进行传递；

反转录病毒可以由RNA合成DNA。

基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为一系列DNA片段所隔开，编码序列称为外显子，把外显子割裂的DNA片段称为内含子。

拟基因：

某些基因因DNA序列发生变化，在序列上与活性基因相似，但不具有功能、不能编码蛋白质。

转座子：

能在同一细胞的不同染色体之间或者同一染色体的不同位点之间转移的一些DNA序列。

转座因子的转座会引起极性效应插入突变、缺失和倒位等多种遗传效应。

3、遗传密码

密码子：

mRNA上三个连续的核苷酸决定一个特定的氨基酸，这三个核苷酸称为密码子。

简并：

几种密码子编码同一种氨基酸的现象。

同义密码子：

对应于同一氨基酸的不同密码子。

基因组:

个体或细胞所含的全套基因的总和。

在原核生物中为整个染色体。

基因:

DNA分子的一个片段。

密码子:

mRNA分子中以三个核苷酸为一组，决定一种氨基酸以及多肽链合成起始与终止的信号。

简并:

两种或多种核苷酸三联体决定同一种氨基酸。

同义密码子:

对应同一氨基酸的不同密码子。

8.起始密码子和终止密码子有哪些？

起始密码子：

AUG终止密码子：

UAAUAGUGA

mRNA上的碱基顺序每3个碱基用解读框架划分开，可决定其所生成蛋白质的氨基酸顺序，为了使碱基顺序作为遗传信息能正确转译，通常需要从某个特定的位置开始转译。

这个起始点的密码子就叫做起始密码子。

起始密码子是定位翻译开始位置的信号标记。

AUG少数细菌（属于原核生物）以GUG（缬氨酸）或UUG为起始密码子。

蛋白质翻译过程中终止肽链合成的信使核糖核酸（mRNA）的三联体碱基序列。

一般情况下为UAA、UAG和UGA，它们不编码氨基酸。

9.什么是可读框？

密码子阅读的方向是沿着mRNA的什么方向进行？

可读框是以起始密码子开始，在三联体读框的倍数后出现终止密码子之间的一段序列。

可读框有可能编码一条多肽链或一种蛋白质。

当没有已知蛋白质产物时，该区域被称为可读框,而当确知该可读框编码某一蛋白时，它就被称为编码区，即一个可读框是潜在的编码区。

很多情况下，可读框即指某个基因的编码序列。

自起始密码子到终止密码子之间的核苷酸三联体序列。

一般情况下，可读框即指某个基因的编码序列。

由起始子AUG（甲硫氨酸）开始，每三个为一个密码子翻译，直至遇到终止子。

10.基因突变的特征有哪些，请做简单解释。

1、突变的稀有性自然突变频率很低，细菌10-4～10-10，高等生物10-5～10-8，不同的生物，不同的基因其突变率相差较大。

2、突变的重演性和可逆性指同种生物的同一基因突变为相同的表型，可以在不同个体间重复出现。

3、突变的平行性即可发生回复突变，显性基因Ａ可以突变为隐性基因ａ，而隐性基因ａ也可以突变为显性基因Ａ，前者称为正向突变，后者称为回复突变。

4、突变的多方向性与复等位基因亲缘关系相近的物种由于遗传物质相近，而发生相似的基因突变，基因的突变可以向多个方向进行，一个基因Ａ可以突变为a1、a2、a3……an等而构成所谓的复等位基因。

这些复等位基因可以从野生型基因突变产生，也可以从其它任何一个突变基因突变产生。

5、突变的有害性和有利性突变大多数是有害的。

这是因为生物经长期的自然选择，产生了与外界环境相同协调的关系，这种关系一旦因突变而改变便可能干扰内部的生理生化过程，所以大部分突变对生物体是不利的。

少数的突变能促进和加强某些生命活力，所以是有利的突变。

例如作物抗病性，微生物的抗药性等，这些突变为生物进化提供了最有利的条件。

11.突变发生后，细胞内有哪些修复突变的机制？

DNA结构被改变后：

一种是DNA分子在复制过程中排除或克服修复系统的作用而成为突变体；

另一种是经修复系统修补后恢复原有DNA分子结构，不能形成突变体。

微生物修复系统：

光修复和暗修复（复制前修复和复制后修复）

紫外线诱变作用：

主要是使DNA单股链上的邻近两个嘧啶碱基结合形成嘧啶二聚体，DNA链的结构发生变形，失去碱基正常配对，DNA复制、RNA转录都不能正常进行，成为一条有缺口的DNA链。

12.什么是表型延迟？

怎样避免表型延迟现象？

表型延迟：

是指微生物通过自发突变或人工诱变而产生新的基因型个体所表现除了的遗传特性不能在当代出现，其表型的出现必须经过2代以上的复制。

（1）与诱变剂性质和细胞壁结构组成有关，有些诱变剂渗入细胞的速度相当慢。

（2）若突变发生在多核细胞中的某一个核，该细胞就成为杂核细胞了。

如果该核突变的基因是唯一控制突变表型的基因，那么突变是隐性的，只有几代繁殖分裂得到纯的核突变细胞，才能出现由该基因控制的突变表型。

（3）原有基因产物的影响

原有基因产物在子细胞中的浓度随着繁殖逐步稀释到最低限度后，突变表型才显现。

13.诱变剂主要有哪三类？

诱变剂：

凡能诱发生物基因突变，并且突变频率远远超过自发突变率的物理因子或化学物质。

（1）物理诱变剂，例如，电离辐射、紫外线、电磁波等

（2）化学诱变剂，如药品、农药、食品添加剂、调味品、化妆品、洗涤剂、塑料、着色剂、

（3）生物诱变剂，如真菌的代谢产物、病毒、寄生虫等。

（4）生物体内还有一些内源性诱变剂。

内源性诱变剂是在人体健康异常的情况下产生的，如遗传因素、内分泌紊乱等。

14.简述紫外线照射诱变育种的原理、方法和基本步骤。

1.紫外线的诱变机制紫外线引起：

DNA与蛋白质的交联；

胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用；

DNA链的断裂；

嘧啶二聚体的形成（单链上相邻两个胸腺嘧啶之间或双链相对应的两个胸腺嘧啶之间）。

最有效波长为253.7nm（2537Å

），即260nm的紫外线。

绝对剂量单位：

erg/mm2相对剂量单位：

用照射时间或杀菌率表示。

一般认为杀菌率在90%~99.9%时，诱变效果较好。

不同微生物所需杀菌时间

15W功率的紫外灯管和固定距离为30cm的条件下照射微生物，要使杀菌率达到90％～99.9％的效果：

芽孢菌约需10min；

照射短小芽孢杆菌的营养体来获得缺陷型需要1～3min；

一般微生物营养体照射3～5min；

无芽孢菌和革兰氏阳性菌只需0.5～2min。

紫外线诱变的步骤与方法：

（1）出发菌株，把细菌斜面培养到对数期，霉菌或放线菌则培养到孢子刚成熟。

（2）前培养，营养丰富的培养基，同时加入抑制修复的物质（咖啡碱或异烟肼），达到最佳生理状态。

（3）制备菌悬液；

（4）紫外线照射，暗室进行，或诱变后立即浸入冰水中1～2h，低温抑制突变修复。

（5）后培养，根据延迟现象的原理，照射完毕的菌悬液加入到适合于正突变体繁殖的培养基，在适宜温度下培养1.5～2h。

（6）稀释涂皿，后培养结束后，从中取一定量培养物，作不同稀释度，涂皿，并且以未经紫外线照射过的菌悬液作对照，培养后，挑取菌落，以待筛选。

15.化学诱变剂主要有哪四类？

化学诱变剂：

是一类能对DNA起作用、改变起结构、并引起遗传变异的化学物质。

包括：

碱基类似物、烷化剂、移码突变剂以及其他种类等。

化学突变剂具有专一性，只对基因的某部位发生作用。

化学诱变剂的剂量主要决定于其浓度和处理时间。

剂量使用原则：

以诱变效应大，而副反应小为原则。

注意：

90％以上的化学诱变剂都是致癌物质或极毒药品。

使用时注意自身安全，并防止污染环境。

一、碱基类似物是一类和天然的嘌呤嘧啶等四种碱基分子结构相似的物质。

既能诱发正向突变，又能诱发回复突变。

2、烷化剂活性烷基易取代DNA分子中活泼的氢原子，从而改变DNA分子结构，引起突变。

3、脱氨基亚硝酸的诱变机制亚硝酸可直接作用于正在复制或未复制的DNA分子，脱去碱基中的氨基变成酮基，改变碱基氨氢键的电位，引起转换而发生变异。

还可引起DNA两条单链之间交联。

4、移码诱变剂移码诱变剂与DNA相互结合引起碱基增添或缺失而造成突变。

五、羟化剂羟胺（HA）

1.羟胺的诱变机制：

G:

C→A:

T

2.羟胺的处理方法

六、金属盐类

七、其他化学诱变剂

1.秋水仙碱：

诱变辅助剂

2.抗生素:

链黑霉素、争光霉素、丝裂霉素、放线菌素、正定霉素、光辉霉素、阿霉素，诱变辅助剂。

16.烷化剂的作用机制是什么？

主要通过烷化基团使DNA分子上的碱基及磷酸部分被烷化，DNA复制时导致碱基配对失误而引起突变。

突变的主要位点：

鸟嘌呤的N7，鸟嘌呤的O6、胸腺嘧啶O4

突变的次要位点：

鸟嘌呤的N3，腺嘌呤的N2、腺嘌呤的N7、胞嘧啶N3

17.简述亚硝基胍诱变育种的原理、过程和安全注意事项。

超级诱变剂之称，适合诱发营养缺陷型突变株，还能使多基因并发突变。

NTG在水溶液中随不同pH将产生不同的分解产物。

通常在pH6.0的条件