工业微生物育种

辐射诱变 改良工业菌种（育 种） 1.1 诱发突变 1.1.1辐射与诱变 （ 1）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）电离辐射诱变途径：物理作用 化学作用 生物学作用。 （ 3）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 3-710 4个原子核发生蜕度。 （ 4）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。2.1突变的分子机理 2.1.1点突变 1、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。 2、碱基置换的内源机制 （ 1） 5-甲基胞嘧啶（ 5 mC)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。 （ 2） DNA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。 （ 3）滑移错配： 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。滑移错配在模板上同一碱基连续排列时更易发生。 （ 4）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： （ 5）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。 2.1.2 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。 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。 2.1.3 基因内外非编码区的突变 （ 1）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 （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 （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。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 (实例 )中间产物中间产物 天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶中间产物中间产物 甲硫