微生物遗传育种学-绪论

微生物遗传育种学,主讲教师：刘永衡,教学参考书,第一章绪论,本章主要内容工业微生物菌种简介微生物遗传育种的遗传学原理微生物遗传育种的分子生物学基础微生物遗传育种技术及其发展简史,第一节微生物工业菌种,微生物工业菌种：在大规模培养条件下，批量商业性获得微生物细胞或其代谢产物过程中所使用的微生物菌株；或利用微生物特定代谢过程，规模化加工或转化特定底物或环境物料的微生物菌株。,工业微生物菌种基本特征,1.非致病性。2.适合大规模培养工艺要求。3.利于规模化产品加工工艺。4.具有相对稳定的遗传性能和生产性状。5.形成具有商业价值的产品或具有商业应用价值。,工业微生物菌种的来源,选种（自然选育）：从自然样本中通过筛选与分离获得；育种（遗传育种）：在实验室中对保藏的微生物菌株进行遗传改良获得,天然菌种,诱变菌种,重组菌种,遗传修饰生物体GMO,通过自然筛选和分离获得的工业菌种；,通过物理、化学等诱变剂在实验室人工诱变自然筛选与分离的菌株所获得产量或/和性状改善的工业菌种；,通过遗传重组技术对菌种进行定向遗传改良获得的工业菌种；,经外源基因导入并因此发生遗传整合和性状改变的生物体,工业微生物菌种的分类,第二节微生物育种的遗传学原理,一、遗传物质化学本质的确证肺炎链球菌转化实验转化：一个品系的生物吸收了来自另一品系生物的遗传物质，从而获得后一品系的某些遗传性状的现象。,具荚膜，菌落表面光滑S型,不具荚膜，菌落表面粗糙R型,体内转化实验DNA是遗传物质的证明,1928年，英国微生物学家Griffith.F做了肺炎双球菌的转化实验,1944年Avery.O、Macleod.C、McCarty.M.J揭开了转化因子的化学本质是DNA。,体外转化实验DNA是遗传物质的证明,2、噬菌体感染实验,Hershey&Chase1952年解释：DNA只含P不含S，35S放射性标记留在宿主细胞外，32P放射性标记进入宿主细胞内，结论：DNA是遗传物质。,3、病毒重建实验,HeinzFraenkel-Conrat1957结论：HR病毒的遗传物质是RNA,结论：生物的遗传物质的化学本质是核酸，在绝大多数生物中是DNA，在少数病毒中是RNA。,二、遗传物质的结构,2.DNA的存在状态,细菌核DNA（拟核）,细菌质粒,1、DNA的半保留复制模型2、DNA的二向复制q模型3、DNA的滚环复制模型,三、遗传物质的复制,DNA复制的半保留模型,DNA复制叉,DNA的二向复制模型(q模型),DNA滚环复制模型,第三节RNA和蛋白质的合成,一、转录：DNARNA转录是在一个DNA模板上合成一个与之互补的RNA链。转录产物有三种形式：,信使RNA（mRNA）,核糖体RNA（rRNA）,转运RNA（tRNA）,二、翻译：RNA蛋白质,引导蛋白质分子合成的起始密码子（Startcodon）是AUG，该密码子也是合成蛋氨酸的密码子。起始的蛋氨酸有时在后加工过程中被去掉，所以不是所有成熟的蛋白质的氨基酸链都是以蛋氨酸开始。翻译位点是核糖体，由tRNA识别特殊的密码子并运输必需的氨基酸。,表现型：具有特定基因型的个体，在一定环境条件下，所表现出来的性状特征的总和。,基因型：某一生物个体全部基因组合的总称，它反映生物体的遗传构成。,从某种意义上讲，一个微生物的基因型是它的全套DNA，而一个微生物的表现型是它的全部蛋白质。,第四节基因表达规则,阻遏：阻止基因表达和降低酶的合成诱导：启动转录基因开始转录的过程,基因表达的操纵子学说,笫五节微生物遗传育种技术简介,一、诱变育种：采用物理和化学等因素对出发菌株进行诱变处理，然后运用合理的筛选程序及适当的筛选方法把符合要求的优良变异菌株筛选出来的一种育种技术。,二、重组育种：利用不同微生物菌株间遗传物质的重组而实现的工业微生物育种技术。,三、重组DNA技术：在体外构建重组DNA分子并导入宿主内表达，从而获得重组工业微生物菌种的育种技术。,一、自然选育技术的诞生与发展微生物学诞生；纯种分离技术；寻找新的抗生素等产品生产菌,1,2,3,二、诱变育种技术的诞生与发展微生物遗传学诞生；诱发突变技术；抗生素和氨基酸等工业发展需要,三、重组育种技术的诞生与发展四、重组DNA技术的诞生与发展,笫六节微生物菌种选育简史,许多重要发现来自这些微生物学家,Griffith,列文虎克,弗莱明,巴斯德,科赫,Monod,Jacob,Crick,Watson,瓦克斯曼,格兰,Avery,请记