微生物育种(7页).doc

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1、-微生物育种-第 7 页微生物育种学复习题名词解释光修复：细菌经波长220300nm的紫外线照射后，接着经波长310460nm的可见光照射，与不经可见光照射的对照相比，其存活率大幅度提高，突变率相应下降，这种现象称光复活。端粒：是染色体末端的一个区域，该区域含有DNA重复序列，当体细胞衰老时，重复序列的数量将逐渐减少。端粒酶：在细胞中负责端粒的延伸的一种酶，之基本核蛋白，逆转录酶，可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端。转换：嘌呤与嘌呤之间，嘧啶与嘧啶之间发生互换称为转换置换：在DNA链上的碱基序列中一个碱基被另一个碱基代替的现象称为置换颠换：一个嘌呤替换另一个嘧啶或一个嘧啶替换另一个嘌呤的现象

2、称为颠换移码突变：碱基序列中有一个或几个碱基增加或减少而产生的变异。转导：由噬菌体将一个细胞的基因传递给另一细胞的过程。转染：指真核细胞由于外源DNA掺入而获得新的遗传标志的过程。异核体：两株基因型不同的菌株菌丝体在培养过程中紧密接触，接触部分细胞壁溶解、联结、融合、细胞质交流，在共同的细胞质里存在着两个细胞核。准性生殖：两个体细胞的核融合，及同源染色体的交换，直至基因重组，完成了和有性繁殖相似的繁殖过程。原生质体：指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞。富集：某些物质通过水、大气和生物作用而在土壤或生物体内显著积累

3、的作用。 基本培养基：仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基，含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。选择培养基：根据微生物的特殊营养需求或其对某些物理、化学因素的抗性而设计的培养基，用来将某种或某类微生物群体中分离出来，具有使混合菌样中劣势菌变为优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。完全培养基：凡可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合培养基。补充培养基：凡只能满足相应的营养缺陷型生长需要的组合培养基。富集培养：是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特性设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适环境下迅速生长繁殖，数量增加，由自然条件下的劣势种变成人工

4、环境下的优势种以利分离到所需要的菌株。营养缺陷型：野生型菌株经过人工诱变或自然突变失去合成某种营养的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的营养因子才能生长。同工酶：催化同一个反应，但其分子结构不同，即同工酶。酶合成的调节：通过调节酶的合成量进而调节代谢速度的调节机制，这是一种在基因水平上的代谢调节。代谢控制育种：通过定向选育某种特定的突变型，改变代谢通路、降低支路代谢终产物的产生或切断支路代谢途径及提高细胞膜的透性，以达到大量积累有益产物的目的。末端产物阻遏：由某代谢途径末端产物过量累积而引起的阻遏。组成型突变株：操纵基因或调节基因突变引起酶合成诱导机制失灵，菌株不经诱导也能合成酶、或不受终产物

5、阻遏的调节突变型。原生质体再生育种：微生物制备原生质体后直接再生，从再生的菌落中分离筛选变异菌株，最终得到优良性状提高的正变菌株。基因工程中标记用抗生素： 四环素、氨苄青霉素、卡那霉素、氯霉素各种反馈抑制的概念：1、直线式代谢途径中的反馈抑制：终产物合成过多时可抑制途径中第一个酶的活性，最终导致终产物合成停止。2、优先合成：分支途径中一个终产物优先被合成，浓度过量后，抑制自身合成途径，使代谢转向合成另一个终产物。3、协同反馈抑制（多价反馈抑制、协作反馈抑制）：分支途径中两个或两个以上的终产物单独存在时不能抑制共同途径中第一个酶，只有几个终产物同时过量存在时，才能抑制此酶。4、合作反馈抑制（增效

6、反馈抑制）：分支途径中末端产物单独存在时仍有微弱的抑制作用，当几个末端产物单独存在时抑制作用增强。5、累积反馈抑制：分支途径中每一末端产物单独存在时，只是部分地抑制共同途径中的第一个酶。各个终产物的抑制作用互不影响，只有同时过量存在时，才使酶活力完全受到抑制，并且抑制的总百分数等于各单独抑制的百分数的和。6、同工酶：一个共同途径的起始反应受两个或两个以上的酶所催化。7、顺序反馈抑制：分支途径中几个末端产物抑制分支点后面第一个酶，使分支点产物积累。结果分支点产酶又反馈抑制了共同途径中的第一个酶，最后使整个代谢途径停止。分支代谢途径中的反馈抑制各种诱变剂种类及基本原理：1、 物理诱变剂：例如：电离

7、辐射、电磁波、紫外线等。 原理：通常使用物理辐射中的各种射线，主要是由高能辐射导致生物系统损伤，继而发生遗传变异的一系列复杂的连锁反应过程。电离辐射主要导致基因突变和染色体的畸变。非电离辐射主要导致形成嘧啶二聚体。2、 化学诱变剂：碱基类似物：取代核酸分子中碱基的位置，在通过DNA的复制，引起突变。烷化剂：通过烷化基团使DNA分子上的碱基及部分被烷化，DNA复制时导致碱基配对错误而引起突变。脱氨基（以亚硝酸为例）：亚硝酸可直接作用于正在复制或未复制的DN分子，脱去碱基中的氨基变成酮基，改变碱基氢键的电位，引起转换而发生变异。移码诱变剂：与DNA相互结合引起碱基增添或缺失而造成的变异。羟化剂（以

8、羟胺为例）：专一地诱发G：CA：T的转化，不能使A：TG：C转化，进行逆向突变。羟胺有时还能和细胞中其他物质作用产生过氧化氢，也具有诱发作用。金属盐类（氯化锂、硫酸锰，以氯化锂为例）：单独使用没有明显效果，几乎都要与其他诱变剂配合使用，因此有时也称之为助诱变剂。其他化学诱变剂：秋水仙素：主要作用是破坏细胞有丝分裂过程纺锤丝的形成。 抗生素：单独使用效果不佳，常与其他诱变剂一起符复合使用。3、 生物诱变剂：如真菌的代谢产物、病毒、寄生虫等。原理：生物体内还有一些内源诱变剂，内源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。放线菌杂交方法：（一）混合培养法（二）玻璃纸法（三）平板杂

9、交法突变表型的种类：（一）形态突变型：菌落形态，细胞形态，孢子数量、颜色。 （二）生化突变型：营养缺陷型、糖类分解发酵突变株、色素形成突变株、有益代谢产物生产能力突变株。 （三）条件致死突变型：温敏突变型（热敏感和冷敏感）。 （四）致死突变型：显性致死和隐性致死。 （五）抗性突变型：抗药突变、抗噬菌体突变、抗高温突变、抗辐射突变。杂交育种的遗传标记：1、营养缺陷型标记：可选单缺、双缺或多缺型，通常用双缺陷型标记； 2、抗性标记：抗逆性（耐高温、高盐和高PH等）和抗药性； 3、温度敏感性标记：许可温度下生长，非许可温度下不生长； 4、其他性状标记：孢子颜色、菌落形态结构、色素等。制备原主质体的各

10、种酶：细菌溶菌酶、青霉素酵母菌蜗牛酶、酵母溶菌酶放线菌水解酶（+消色肽酶 效果更佳）霉菌蜗牛酶、纤维素酶、葡聚糖酶、几丁质酶、蛋白酶、脂肪酶简答题1. 工业微生物菌株应具备的基本要求有哪些（写出6点以上即可）？a.在遗传上必须是稳定的。b.易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体。c.必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体。d.种子的生长必须旺盛、迅速。e.产生所需要的产物时间短。f.比较容易分离提纯。g.有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。h.能保持较长的良好经济性能。2. 原核微生物染色体结构特点有哪些？ a. 遗传信息的连续性，共价、闭合、环状b. 功能相关的结构基因组成操纵子c. 结构基因

11、单拷贝及rRNA多拷贝d. 基因的重复序列少而短3. 什么是表型延迟？导致表型延迟的原因是什么？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出来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。导致表型延迟的原因：a.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。b.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。C.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。4. 举例简述显色圈法筛选微生物菌种的原理和方法。直接用显色剂或指示剂原理：对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在底物平板中加入指示剂或显

12、色剂，使所需微生物能被快速鉴别出来。举例：分离乳糖酶（-半乳糖苷酶）产生菌时，可把一种乳糖酶作用后产生色素的物质加入琼脂平板，如二甲基-5氨基异邻苯二甲酸衍生物之类，它们在蛋白酶作用下能发出荧光，该物质水解后生成带色的糖苷配基，就能分辨出生成乳糖酶的菌落。该方法的局限性是要有能发色或发荧光的添加物。5. 简述透明圈法筛选微生物菌种的原理，并举例。原理：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基浑浊。能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小初步反应该菌株利用底物的能力。该法在分离水解酶产生菌时采用较多，如脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、核酸酶6. 试述筛选营养缺陷型菌株的步骤以及它们的微生

13、物育种中的应用。筛选步骤：a.营养缺陷型的诱发 b淘汰野生型菌株 c.营养缺陷型的检出 d营养缺陷型的鉴定应用：a.工业育种：协助解除代谢反馈调控机制，从而达到大量积累产物的目的。b.遗传标记：菌种杂交、重组育种时作为遗传标记。7. 简述选育营养缺陷型突变株可改变细胞膜透性的类型以及能够提高发酵产物产量的机理。类型：1、生物素缺陷型的突变株：生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰COA羧化酶的辅酶，参与脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成，最终改变细胞膜的结构。2、油酸缺陷型的突变株：由于油酸缺陷型突变株切断了油酸的后期合成，丧失了自身合成油酸的能力，必须由外界供给油酸才能生长，故油酸含

14、量的多少，直接影响到磷脂合成量的多少盒细胞膜的通透性。3、甘油缺陷型的突变株：甘油缺陷型的遗传障碍是丧失a-磷酸甘油脱氢酶。机理：P1928. 反馈阻遏和反馈抑制的区别有哪些？反馈阻遏是对酶合成的阻遏，是基因转录水平上的代谢调节，效果不及反馈抑制那样迅速。反馈抑制是通过调节变构酶的活力得以实现，因为不涉及蛋白质的而合成过程，调节的效果比较直接而快速。9. 微生物原生质体育种主要包括哪4种方法，并对各方法做简要解释。a. 微生物原生质体再生育种：是微生物制备原生质体后直接再生，从再生的菌落中分离筛选变异菌株，最终得到优良性状提高的正变菌株。b. 微生物原生质体诱变育种：以微生物原生质体为育种材料

15、，采用物理或化学诱变剂处理，然后分离到再生培养基中再生，并从再生菌落中筛选高产突变菌株。c. 微生物原生质体转化育种： 整条染色体DNA或片段DNA以及质粒DNA转化，促融合剂。d. 微生物原生质体融合育种：遗传性状不同的两个亲株原生质体融合。10. 请解释微生物原生质体再生育种高正变率的原因。a. 原生质体本身较为敏感。b. 原生质体再生本质上是细胞壁重建和分裂能力恢复的过程，再生是细胞壁可能在组成与结构上都发生变化，甚至于产生可遗传的利于细胞代谢和产物外泌的变异。c. 制备原生质体的出发材料一般为对数生长期细胞。d. 原生质体再生材料无需经过遗传标记。11. 请写出原生质体融合育种的步骤。

16、a. 出发亲本菌株的筛选及单倍体分离b. 原生质体融合常用培养基与溶液c. 原生质体制备d. 原生质体再生e. 原生质体融合f. 融合重组体鉴定与遗传分析12. 简述基因工程的原理和基本步骤。13. 简述菌种退化的原因及防止措施。原因：1、基因突变 2、连续移代 3、培养和保藏条件的影响防止措施：1、尽量减少传代2、菌种经常纯化3、创造良好的培养条件4、用单核细胞移植传代5、采用有效的菌种保藏法问答题1.请叙述一下微生物的修复系统包括哪些，它们的存在对微生物有何意义？生物修复系统包括光修复和暗修复（复制前修复和复制后修复）1、光修复 2、切补修复 3、重组修复 4、SOS修复系统 5、DNA聚

17、合酶的校正作用意义：繁衍微生物的后代，保证遗传的稳定性，修补DNA分子因突变造成的缺陷和损伤。2.紫外线对枯草芽孢杆菌诱变育种的基本原理、步骤和注意事项？基本原理：紫外线是一种罪常用的物理诱变因素，它的主要作用是使DNA双链之间或同一条链上两个相邻的胸腺嘧啶间形成二聚体，阻碍双链的分开，复制和碱基的正常配对，从而引起突变。步骤：1、菌悬液的制备 2、平板制作 3、紫外线处理 4、稀释 5、涂平板 6、培养 7、计数 8、观察诱变效应注意事项：1、紫外线诱变时，一定要在红光下进行，在暗环境下培养，避免光修复。2、紫外线诱变时，要打开皿盖，紫外线穿透力差。3.阐述紫外线照射引起微生物突变的原理以及

18、诱变的操作步骤和技术要点紫外线的诱变原理：紫外线会引起DNA与蛋白质的交联，胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用，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）操作步骤：P38技术要点：4.营养缺陷型检出有哪几种常用方法？并阐述各自的原理如何?点植对照法：诱变后的孢子或菌体，经富集培养，涂布分离在完全培养基平板进行培养，待菌落孢子成熟后，用灭菌的牙签或接种针把每个菌落上孢子或菌体分别接到基本培养基和完全培养基平板上的相应位置，同时培养，然后观察对比菌落生长情况。如果基本培养基上不生长而完全培养基相应位置上生长的菌落，可能为营养缺陷型。影印法：将稀释后的待测样品

19、涂布到完全培养基上，适宜条件培养，等长出菌落之后用影印法将菌落转印到基本培养基上，适宜条件培养，等菌落长出来之后，对比原来的培养基，原来有菌落而在基本培养基上没有长出来的菌落是营养缺陷型。夹层法：先在培养皿上倒一薄层基本培养基，凝固后再倒一层经过诱变处理的菌液，其上再浇一层基本培养基；经培养后，对首次出现的菌落用记号笔在皿底标记，然后再倒一层完全培养基，再培养，出现的形态较小的新菌落，多为缺陷型。限量补充培养法：如果试验的目的仅是检出营养缺陷型菌株，则其该法是将富集培养后的细胞接种到含有0.01%蛋白胨的基本培养基上，培养后，野生型细胞迅速地长成大菌落，在平皿底部作好颜色标记，而生长缓慢的小菌

20、落可能是缺陷型，此称限量培养。如果试验的目的是要定向筛选某种特定的缺陷型，则可在基本培养基中加入某种单一的氨基酸、维生素或碱基等物质，称为补充培养。5.在工业微生物菌种使用中，菌种发生退化的原因是什么？如何防止菌种的退化以及对菌种进行复壮。退化的原因：(一)基因突变 1、基因突变导致菌种退化 （1）表型迟缓现象 （2）双核或多核脱离现象 （3）非正倍体或部分双倍体分离 2、质粒脱落导致菌种退化 （二）连续移代：菌种移解代数越多，发生突变的概率就越高 （三）培养和保藏条件的影响 菌种退化的防治：1、尽量减少传代 2、菌种经常纯化 （1）注重菌落的纯化 （2）单细胞或单孢子的纯化 3、创造良好的培

21、养条件 4、用单细胞移植传代 5、采用有效的菌种保藏方法 （1）良好的保藏培养基 （2）良好的保藏的温度条件复壮方法：1、纯种分离：（1）菌落纯 （2）细胞纯 2、淘汰法 3、宿主体内复壮法6.列举5种以上常用的工业微生物菌种保藏方法，并简要说明各自的优缺点？保藏方法：斜面保藏、石蜡保藏、干燥保藏（沙土管保藏、滤纸条保藏、无水硅胶保藏法、麸皮保藏法）、冷冻干燥保藏法、真空干燥法、液氮超低温保藏法、液相保藏法优缺点：优点缺点斜面保藏操作简单，使用方便，特别适合于非长期保藏的菌种以及不能采用低温干燥方法保藏的菌种 容易变异，因为培养基的物理、化学特性不是严格恒定的，屡次传代会使微生物的代谢改变，而影响微生物的性状；污染杂菌的机会亦较石蜡保藏制作简单，不需特殊设备，且不需经常移种，效果好保存时必须直立放置，所占位置较，同时也不便携带。从液体石蜡下面取培养物移种后，接种环在火焰上烧灼时，培养物容易与残留的液体石蜡一起飞溅，应特别注意滤纸条保藏较液氮、冷冻干燥法简便，不需要特殊设备沙土管保藏抗生素工业生产中应用最广，效果亦好。营养细胞效果不佳液氮超低温保藏法除适宜于一般微生物的保藏外，对一些用冷冻干燥法都难以保存的微生物如支原体、衣原体、氢细菌、难以形成孢子的霉菌、噬菌体及动物细胞均可长期保藏，而且性状不变异需要特殊设备真空干燥法设备相对简单，操作方便