工业微生物育种PPT讲稿.ppt

工业微生物育种第1页，共14页，编辑于2022年，星期日1.1 诱发突变诱发突变1.1.1辐射与诱变辐射与诱变（1 1）辐射：上下左右四面八方传递能量的过程？）辐射：上下左右四面八方传递能量的过程？电离辐射：X射线、射线、射线、射线、等 离子、中子和质子等非电离辐射：紫外线 和射线的穿透力很弱，故只能用“内照射”。实际应用时，一般不用 射线，只用射线。射线常用辐射源是P32和S35，尤以P32使用较多 （2 2）电离辐射诱变途径：物理作用）电离辐射诱变途径：物理作用化学作用化学作用生物学作生物学作 用。用。第2页，共14页，编辑于2022年，星期日（3 3）辐射剂量及表示方法）辐射剂量及表示方法 定义：单位质量被照射的物质所吸收的能量数值，称为辐定义：单位质量被照射的物质所吸收的能量数值，称为辐 射剂量。射剂量。射线和r射线：用“伦琴”（r）表示，即在1克空气中吸收83尔格（erg）辐射的能量。中子：单位是“积分流量”。即每平方厘米的截面上通过的中子数（n/cm2）。射线：用“微居里”表示。具体是每克物质吸收多少“微居里”（cu）的放射性同位素。微居里是放射强度单位，表示每秒钟有3-7104个原子核发生蜕度。第3页，共14页，编辑于2022年，星期日（4 4）电离辐射致变的机理）电离辐射致变的机理 照射原发电离次级电离基因分子结构改组基因突变 基因突变的频率与辐射剂量成正比，即剂量增加一倍，突变频率增加一倍，但突变率不受辐射强度的影响。辐射强度是指单位 时间内照射的剂量数，即剂量率，倘若照射剂 量不变，不管单位时间 内所照射是多还是少，基因突变率总是保持一 致。第4页，共14页，编辑于2022年，星期日2.1突变的分子机理突变的分子机理2.1.1点突变点突变1、点突变、点突变 概念：单碱基对置换，也称点突变。置换方式：转换：同一类碱基间的置换，如嘧啶被嘧啶置换；颠换：不同类碱基间的置换，如嘧啶被嘌呤置换。第5页，共14页，编辑于2022年，星期日2、碱基置换的内源机制、碱基置换的内源机制 （1）5-甲基胞嘧啶（甲基胞嘧啶（5 mC)的脱氨作用的脱氨作用:人类基因组中70%90%的5 mC发生在CpG二核苷酸中，而15%的CpG发生5 mG；这些甲基化的CpG一般是分散存在的，“CpG”岛则一般为非甲基化的。第6页，共14页，编辑于2022年，星期日 （2）DNA复制过程中出现差错：复制过程中出现差错：复制过程中碱基错配不能被错误 修复系统有效地校正，就会导致碱基对置换突变。第7页，共14页，编辑于2022年，星期日（3）滑移错配：）滑移错配：模板链上的碱基滑动脱出配对位置，使引物与模模板链上的碱基滑动脱出配对位置，使引物与模板链发生过渡性错排，最后在复制时导致碱基的错误掺入。滑移板链发生过渡性错排，最后在复制时导致碱基的错误掺入。滑移错配在模板上同一碱基连续排列时更易发生。错配在模板上同一碱基连续排列时更易发生。第8页，共14页，编辑于2022年，星期日 （4）脱氨基效应：）脱氨基效应：亚硝酸可使腺嘌呤（A）脱去氨基成为次黄嘌呤（H）使胞嘧啶（C）脱去氨基成为尿嘧啶（U），使鸟嘌呤（G）脱去氨基成为黄嘌呤（I）。前两个变化均导致碱基错配：第9页，共14页，编辑于2022年，星期日 （5）脱嘌呤效应：）脱嘌呤效应：一些化学物质（包括酶）可引起脱嘌呤作用，如果不能有效的修复，由于模板链上没有碱基，DNA聚合酶会错误地掺入碱基，则会导致碱基置换。腺嘌呤是最容易掺入的碱基。（6）氧化性损伤碱基：）氧化性损伤碱基：氧自由基（如过氧化氢、羟基等）的氧化作用DNA，其主要产物是8羟鸟嘌呤，它可引起GT或 A C的颠换。（7）紫外线损伤：）紫外线损伤：紫外线可引起G A和C T的置换。另外紫 外线还可以引起嘧啶二聚体的形成而改变DNA的空间结构。第10页，共14页，编辑于2022年，星期日2.1.2 移码突变移码突变移码突变移码突变：基因编码序列中插进额外碱基或缺失应有碱基引起插入或缺失点及后面编码信息发生改变。可引起错义、无义及通读等一系列突变。第11页，共14页，编辑于2022年，星期日 移码突变移码突变：脱嘌呤、DNA嵌入剂的嵌入、以及DNA复制错误、辐 射等很多原因都可引起移码突变。第12页，共14页，编辑于2022年，星期日2.1.3 基因内外非编码区的突变基因内外非编码区的突变（1）内含子突变）内含子突变（一般为中性突变）（1）突变破坏内含调控元件时：（2）突变产生隐秘的剪接位点时：（3）突变剪接位点时：（2）非翻译区域突变）非翻译区域突变（一般为中性突变），但有时会通过影 响蛋白质合成、RNA稳定性或RNA转 移来影响 转录后调节。2、调控元件突变、调控元件突变（大部分是中性的）启动子和增强子等调控 元件的突变可能会破坏或影响转录过程。第13页，共14页，编辑于2022年，星期日天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸棒状杆菌突变株的代谢过程生产赖氨酸谷氨酸棒状杆菌突变株的代谢过程生产赖氨酸(实例实例)中间产物中间产物中间产物中间产物中间产物中间产物中间产物中间产物甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸高丝氨酸高丝氨酸高丝氨酸高丝氨酸不能合成可以大量可以大量积累积累赖赖 氨氨 酸酸人工诱变的菌种不人工诱变的菌种不人工诱变的菌种不人工诱变的菌种不能产生能产生能产生能产生第14页，共14页，编辑于2022年，星期日