微生物遗传育种知识点汇总

1、第一节工业微生物菌种微生物遗传育种学问点第一章绪论换的发生；2.2 遗传的物质基础一、遗传物质化学本质的确证1、肺炎链球菌转化试验：体内转化试验dna是遗传物质的证明；转化：一个定义：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；意义：工业微生物学的核心讨论内容；好的菌种，可以带动一个产业；是讨论生命现象的重要模式生物；其次节微生物育种的遗传学基础1、遗传：指亲代的性状在子代表现的现象；2、变异：指同种生物世代之间或同代不同个体之间的性状的差异；3、遗传与变异是生物界的共同特点，它们之间是辩证统一的；2.1 经典遗传学简述一、分别定律1、概念：（ 1）基因型：生物体全

2、部遗传因子的总称； （ 2）表型：生物体表现出来的性状的总和； （3）杂交、亲本 p 、子一代 f1 、子二代 f2 、相对性状、显性、隐性；2、mendel：单因子杂交试验；3、分别定律内容： 掌握一对相对性状的等位基因在形成配子时彼此分别，每个配子只能获得一个等位基因；4、分别定律的染色体基础：位于同源染色体上的一对等位基因在减数分裂时伴同源染色体分别而发生分别；二、自由组合定律-遗传学其次定律1、两对因子的杂交试验，当考察性状为n 成对因子：基因型：3n 种，分布为（ 1： 2： 1） n 的绽开，表现型：2n 种，分布为（ 3： 1）n 的绽开；2、一个基因的等位基因的分别独立于其它基

3、因的等位基因的分别，不同对的因品系的生物吸取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；2、噬菌体感染试验，结论：dna是遗传物质；3、病毒的拆分和重建试验，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、染色体存在于真核生物细胞核内，由dna、蛋白质及少量rna组成的嗜碱性丝状或杆 状小体；1、化学组成： 1/3dna，1/3 组蛋白， 1/3 非组蛋白及少量rna和磷脂；（ 1）dna：携带传递遗传信息，染色体的功能表达者；（2）组蛋白：染色体中与dna联结的碱性蛋白质， 是染色体主要的结

4、构蛋白；近乎全部的染色体中都含有5 种组蛋白，除 h1 外，无种或组织特异性；（ 3）非组蛋白：染色体中除组蛋白外的其他蛋白，其种类比组蛋白复杂得多，具种和组织特异性；2、染色体的结构： 染色体基本结构单位为核小体，核小体连接成染色质丝，经卷曲形成螺线管，（ 中期）后者进一步卷曲成超粗纤维，再进一步浓缩即为染色体；4高度浓缩的染色体长度只有dna双螺旋的1/10 左右；3、染色体的特点：（1）各条染色体的长度、 着丝粒位置， 随体及次级溢痕数目、大小、位置各不相同； （2）不同生物染色体数目不同； （ 3）细菌等原核生物细胞中不存在形状与结构上的染色体，只有 dna长链分三、 dna（ atg

5、c） , 双螺旋线性结构；1、线性的碱基序列供应了真实的遗传信息；dna互补结构使得细胞分裂过程中的精确复制和传递；子在形成配子时自由组合；2、微生物遗传物质存在状态；真核生物：（ 1）染色体 dn（a2）染色体外dna-3、染色体基础：非等位基因位于不同的染色体上，在减数分裂时独立分别，自由组合；三、连锁与交换定律1、连锁： 位于同一染色体上的基因伴同遗传的现象；交换：由于同源染色体相互之间发生交换而使原先在同一染色体上的基因不再伴同遗传的现象；2、染色体基础：连锁：受考察两基因间未发生断裂再接；交换：受考察两基因间发生了断裂再接；3、生物学意义： （1）连锁：保持物种遗传稳固性；交换：造成

6、生物的多样性， 通过自然选择而使强者生存； （2）微生物中：连锁可保持高产菌种的稳固性，交换有利于高产菌种的选育； （ 3）生产菌株：多利用无性繁衍而扩大培育，防止交质粒 dna及细胞器dna、部分生物染色体dna；原核生物： （ 1）染色体dna（ 2）质粒 dna四、基因1、孟德尔“遗传因子”生物性状遗传的符号；2、基因位于染色体上的遗传功能单位；（ 1）等位基因： 一对同源染色体同一基因座上的一对基因；等位基因之间存在相互作用显隐性关系；一个二倍体细胞中等位基因的关系：（ 1）完全显性：一个等位基因的功能已足够使某个性状表现；（ 2）不完全显性：当性状的表现对 等位基因的功能有数量上的要

7、求；（ 3）共显性：杂合子同时表现出双亲的特性；（ 2）野生型和突变型；野生型； 突变型最常见的是等位基因丢失功能，野生型对突变型而言是显性的；特殊情形：突变型等位基因是获得功能型，产生的蛋白给予生物体以新的性状，突变型是显性的；（ 3）非等位基因； 非等位基因：位于同一染色体的不同基因座，或位于不同染色体上的基因；非等位基因之间也存在相互作用；3. 顺反子一个基因一条多肽；顺反子概念把基因详细化为dna分子的一段序列负责传递遗传信息打算一条多肽链的完整的功能单位又是可分的，组成顺反子的核苷酸可以独自发生突变或重组；4、操纵子遗传信息传递和表达调控的统一体；操纵子是指操纵基因与由 它操纵的几个

8、结构基因连锁；并由一个启动子 （转录成为一个mrna分子， 并进一步翻译成几种蛋白质）这样的dna序列结构；5、外显子和内含子基因结构是断裂的；6、重叠基因基因不是一个个分别的实体；有两个基因在编码生成蛋白质时，是从同一个起点开头的；两个基因共有一段重叠的核苷酸序列；7、可动基因或转座元件基因并不是固定在染色体的一个位置上的；（ 1）有些基因在染色体上的位置是可移动的；（ 2）微生物中的转座因子；（ 3）细菌转座因子：插入序列、转座子、接合型转座子、温顺性噬菌体完整；第三节 dna复制转录翻译复制：通过复制，遗传信息能够在细胞带间传递，同时是转录翻译的前奏；翻译的起始、延长、终止；* 第四节基

9、因表达规章1、进化过程中，环境应答和适应机制；2、基因表达：复制、转录、翻译；3、调控：主要是转录水平上，翻译水平上较少；4、诱导与阻遏：基因掌握机理如诱导和阻遏，都是由mrna的转录调剂和随后的酶的合成调剂完成；阻遏：最终产物过量引起反馈抑制；诱导：启动转录基因的过程，引起基因开头转录的物质称为诱导物；5、乳糖操纵子o（操纵基因） ； lacz ， y，a； laci已成为基因工程的重要工具；（ 1） lac 启动子突变或laci突变，掌握表达；（ 2）蓝- 白选择， iptg xgal - 半乳糖苷酶水解产蓝色 操纵子正调控、 负调控；定义：操纵子的调控，在没有调剂蛋白的存在下，对加入的调

10、剂蛋白的应答反应来确定； 加入调剂蛋白， 基因表达被关闭- 负调控； 阻遏蛋白； 加入调剂蛋白，基因由关闭变表达- 正调控；无辅基诱导蛋白；6、操纵子学说：发觉调剂基因不变，这种突变型的表型却是组成型，提出乳糖操纵子；定义：基因表达单位，包括结构基因和掌握结构基因表达元件；操纵转录：在一个dna模板上合成一个与之互补的rna链， mrn，arrna， trna；子- 转录单位；顺反子- 多顺反子；翻译：是蛋白质生物合成过程中的第一步；翻译是依据中心法就，将成熟的mrna解码，并生成对应的特定氨基酸序列的过程；3.1 dna 复制1、dna的半保留复制模型；2、dna的二向复制模型 模型 ； 3

11、、dna的滚环复制模型；3.2 转录1、转录的起始： （ 1）全酶与模板的dna接触，生成非专一的, 不稳固的复合物在模板上移动； （ 2）起始识别：全酶与-35 序列结合，产生封闭的酶- 启动子二元复合物；（ 3）全酶紧密地结合在-10 序列处，模板dna局部变性，形成开放的 启动子二元复合体； （ 4）酶移动到 i ，第一个 rntp 转录开头 , 因子释放 , 形成酶- 启动子 -rntp 三元复合体；2、转录的延长“尺蠖运动”；3、转录的终止；强终止子内部终止子；弱终止子需要因子，又称为依靠性终止子；3.3 翻译遗传密码的特点： （ 1）遗传密码是三联体密码； （ 2）遗传密码无逗号；

12、 （ 3）遗传密码是不重迭的； （ 4）遗传密码具有通用性； （ 5）遗传密码具有简并性； （ 6）同义密码子；（7）密码子有起始密码子和终止密码子； （8）反密码子中的 “摇摆”；* 第五节微生物遗传育种技术 1、定义： 通常须转变其遗传信息，以弱化或排除不好的性状，加强好的特点或引入全新的特性；2、诱变育种：自发突变，劳动密集型；3、基因重组：遗传物质交换，“杂交”，效率较高，仍属于传统育种；4、重组 dna：基因工程手段，快，omg，代谢工程；工业微生物菌种的选育，不仅可提高目的物的产量，使目的物产量上百上千倍的提高，大大降低生产成本，提高经济效益，而且通过微生物菌种选育，可简化工艺，削

13、减副产品，提高产品质量，转变有效成分组成，甚至获得活性更高的新成分；一、诱变育种1、诱变育种是指用物理、 化学因素诱导遗传特性发生变异， 再从变异群体中选择符合要求的株， 进而培育成新的品种或种质的育种方法； 2、物理因素主要指某些射线，如射线、射线、射线、 x 射线和中子流等； 3、化学因素主要指某些亚硝酸盐、烷化剂，碱基类似物，抗生素等化学药物；优点：方法简洁、经济、成熟；复合诱变具有较好的成效；缺点：缺乏定向性，必需与高通量选择方法结合；诱变后正变株较少，工作量太大，周期长二、重组育种不同种群、不同基因型个体间进行杂交，并在其杂种后代中通过选择而育成纯合品种的方法；优点：基因重组可以将双

14、亲掌握不同性状的优良基因结合于一体，或将双亲中掌握同一性状的不同基因积存，产生性状上超过亲本的类型；正确选择亲本并予以合理组配是重组育种成败的关键；1、有性杂交： 指不同遗传型的两性细胞间发生的接合和随之进行的染色体重组，进而产生新遗传型后代的一种育种技术；2、准性杂交： 在无性细胞中全部的非减数分裂导致dna重组的过程， 微生物杂交仅转移部分基因，然后形成部分重组子，最终实现染色体交换和基因重组；3、原生质体融合： 把两个不同亲本菌株的细胞壁，分别经酶解作用去除，而得到球状的原生质体，然后将两种不同的原生质体置于高渗溶液中，由聚乙二醇助融，促使两者高度密集发生细胞融合，进而导致基因重组，就可

15、由此再生细胞中获得杂交重组菌株；优点：不仅可克服因长期诱变造成的菌株活力下降，代谢缓慢等缺陷，也可以提高对诱变剂的敏锐性，降低对诱变剂的“疲惫”效应；效率较高；缺点：仍是非定向，只能利用进化上相近的进行杂交；周期仍较长，工作量相对较大； 四、重组dna技术1、定义：利用基因工程，同源重组导致一段dna链交换，增加新的dna链；2、技术：定点突变、原生质体、dna 重组技术； 3、目的：（ 1）利用微生物生产 原来不会合成的蛋白质；（ 2）将现有工业菌株加以改良，提高现有菌株效率；4、典型案例：抗生素和生物碱；5、优点：定向，能够进行超远缘杂交；效率最高，工作量最小；理论上结果最好；6、缺点：对

16、微生物的遗传背景信息要清晰，往往并不如预想的那么好；7、代谢工程相结合其次章突变及其机制定义 1：突变是指生物表型突然发生的可遗传的变化；定义2：突变是指生物生长过程中，由于内因或外因的作用导致染色体dna结构或数量发生的转变；突变遗传物质核酸（ dna或病毒中的rna）中的核苷酸序列突然发生了稳固的可遗传的变化；突变是一种遗传的状态，是基因由于结构发生转变从而由原先的存在状态变为另一种存在状态，即它的等位基因；突变体：带有突变基因的细胞或个体；突变型：突变体的基因型或表型称为突变型，和其相对的原存在状态称为野生型；第一节突变类型和基因符号一、基因符号1、基因符号： 每一基因座位用三个小写英文

17、字母表示，它们来自说明这一基因特性的一个、两个或三个英文单词的前三个字母；产生同一突变型表型的不同基因，用三个字母后面所加的一个大写字母表示；同一基因的不同突变位点用基因符号后面所加的阿拉伯数字表示；假如位点所属的基因仍不确定，那么大写字母用一短线表示；例： trp ；trpa 、 trpb ； trpa23|his、rim 、rps|rpsl与 str ；：缺失； +/- ：野生型 / 缺陷型； r/s ：抗性 / 敏锐；2、突变型符号（ 1）在不引起误会时，也用基因座位符号，如hisa ；（ 2）在简洁引起误会时，在基因座位符号上加“+”或“ - ”或其它符号；如：hisa +,hisa

18、- ,strr ,strs ；3、带突变基因的菌株； 二、突变类型：突变、诱变； 一 染色体畸变 ：染色体数目的变化或染色体结构发生较大片段的反常转变；1、染色体数目的变化（ 1 整倍体 euploidy：含有完整的染色体组；（ 2 非整倍体：含有不完整状态的染色体组，一般是指二倍体中成对染色体成员的增加或削减；单体（二倍减一，:2n-1；缺体（二倍减二，:2n-2；三体（二倍加一:2n+1 ；四体（二倍加二，:2n+2 ；双二倍加一:2n+1+1 ；部分二倍体：细菌等原核生物中由一整条染色体和外来的一个染色体片段所构成的不完整二倍体；2、染色体结构的变化（ 1）缺失：染色体较大范畴的部分的丢

19、失；细胞学效应：缺失环；遗传学效应：致死、基因定位；（ 2）重复：染色体较大范畴的部分的两次显现；细胞学效应：重复环；遗传学效应：位置效应、剂量效应；（ 3）倒位：染色体片段180°的次序颠倒；细胞学效应：倒位环；遗传学效应：基因间遗传关系变化、部分不育；（ 4）易位：一个染色体的一段与另一个非同源染色体连接在一起；相互易位：两个非同源染色体间相互交换一部分；相互易位的细胞学效应：十字型图象；相互易位的遗传学效应：转变连锁关系、染色体数变异； 二 基因突变 -染色体局部座位内的变化点突变：只涉及dna分子中一对或少数几对碱基的转变；突变发生在一个基因范畴内；多位点突变：突变超出一个基

20、因范畴；1、碱基置换 ： dna链上的某一碱基对为另一碱基对所取代；(1) 转换： dna 链中一个嘌呤（嘧啶）被另一个嘌呤（嘧啶）所置换；2 颠换： dna链中一个嘌呤（嘧啶）被一个嘧啶（嘌呤）所置换；错义突变：突变后的密码子代表另一种氨基酸；个别碱基的转变导致多肽链上某个氨基酸为另一种氨基酸所取代；同义突变：碱基序列发生转变而氨基酸序列未发生转变的隐藏突变缄默突变的发生是由于遗传密码的简并性；例：att突变为 atc，两者都编码异亮氨酸；无义突变： 突变后的密码子代表终止密码；例： tgc（亮氨酸）突变为tga（终止密码子）；错义突变详细表现： （ 1）致死突变：假如错义突变的基因是必需基

21、因，就该基因的突变将严峻影响蛋白质活性甚至完全无活性，引起了生物死亡的表现型；（ 2）渗漏突变： 有不少错义突变的产物仍旧有活性，使表现型介于完全的突变型和野生型之间的某种中间类型；（ 3）中性突变：有些错义突变不影响或基本上不 影响蛋白质的活性，不表现出明显的性状变化；这也是一种无声突变；2、移码突变 ：由于一对或少数几对（不是三的倍数）核苷酸的插入或缺失而造成此后一系列遗传密码子的阅读框发生移位错误的突变；三、按表型效应分突变类型野生型：表现该物种正常表型的生物；突变型：由于突变导致其正常的表型 发生了转变的生物；1、形状突变型： 引起细胞个体形状和菌落形状发生转变的突变型； 2、生化突变

22、型： 引起特定生化功能丢失而无形状学效应的突变型；包括养分缺陷型、抗性突变型、糖代谢突变型等；（ 1）养分缺陷型：由于代谢过程的缺陷而不能合成某种与合成初级代谢物有关的基因产物的缺陷型；（ 2）抗性突变型 :抗药物突变型：对原本敏锐的药物具有肯定的耐性；抗噬菌体突变型：对原本敏锐的噬菌体产生抗性；致死突变型: 由于基因突变造成个体死亡或生命力下降的突变型；条件致死突变型在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型；如：温度敏锐突变型; 调剂突变型 : 丢失对某一基因或操纵子表达才能调剂的突变型；突变株的表型成因检出方法因突变而丢失合成一种或几种生长因子的才能，不能在基1、正向突

23、变：是指转变了野生型性状的突变；2、回复突变： 突变体所失去的野生型性状可以通过其次次突变得到复原，这种其次次突变就叫回复突变；3、原点突变和其次点突变；（1）原位回复突变（原点突变）：真正的原位回复突变正好发生在原先位点，使突变基因回复到与野生型完全相同的dna序列，少数；（ 2）其次点突变：原突变位点依旧存在，它的表型效应被其他其次点突变所抑制 抑制突变 ，使得野生型得以复原或部分复原，多数；五、按突变发生缘由分类自发突变：未经任何人为的处理而自然地发生的突变，称为自发突变；诱发突变：由人们有意识地利用物理或化学手段引起的突变称为诱发突变；* 其次节基因突变的规律 1、自发性： 突变可自发

24、产生，突变的微生物与所处的环境因素没有对应关系；2、随机性、不对应性：（ 1）波动试验，说明：e.coli对噬菌体的抗性是在接触噬菌体之前的细胞分裂过程中自发产生的；（ 2）涂布试验；（ 3）影印培育试验；3、稀有性： 抗药性突变以肯定的突变率发生在个别细胞中；突变率：每个细胞每一世代中发生突变的概率；微生物抗药性的来源：基因突变；抗药性质粒的获得；生理适应；1、生理适应： 是由于细菌长期接触某种抗性因子而具有的临时的抗药性，但基因没有转变； 2、交叉抗性： 细菌对于两种抗生素等药物同时由敏锐状态转变为抗性状态； 3、对于各种药物的抗性突变的发生彼此独立无关；突变的发生对于基因来讲也是随机的；

25、交叉抗性；抗药性是数量性状；4、抗药性突变基因是一个相对稳固的结构；5、抗药性突变基因可发生回复突变；6、抗药性突变的突变率可养分缺陷型本培育基上生长的突变株补充培育基以通过某些理化因素的处理而提高；7、抗药性突变是dna分子的某一特定位置的抗性突变型因突变而产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性药物培育基结构发生转变的结果；4、独立性： （ 1）在微生物群体中，一个细胞的突变与其他个体之间互不相条件致死突变型突变后在某种条件下可正常生长繁衍并实现其表型，而在另一条件下却无法生长繁衍的突变型培育条件改变干；（ 2）两个不同基因同时发生突变的频率是两个基因各自的突变率的乘积；（ 3）交叉抗性：

26、微生物对两种抗生素同时由敏锐变为抗性；（ 4）不冲突，是单一基因形状，常用颜形状突变型因突变而产生的个体或菌落形状的非选择性变异色变化借助于抗原导致的多种抗性；5、可逆性： （ 1）正向突变； （ 2）野生型突变为突变型；（ 3）回复突变；概抗原突变型因突变而引起的抗原结构发生转变产量突变型因突变而获得的，在代谢产量上高于原始菌株的突变株其它突变型毒力、糖发酵才能、代谢产物等四、从突变的效应背离或返回到野生型：分为正向突变和回复突变抗体反应 测定产量或其它念：突变型回复到野生型表型的过程；特点：稀有性，随机性，可逆性；抑制突变：真正回复突变，极少，通常为表型抑制；6、可诱发性；7、可遗传性；*

27、 第三节自发突变的机制自发突变 -是指在自然状态下未经诱变剂处理而显现的突变；（ 1）环境因素的影响：包括自然界的背景辐射、短波辐射、热等作用；（ 2）微生物自身产生的代谢物的影响：如代谢产生的过氧化物、亚硝酸盐、咖啡碱，硫氰化物，二硫化二丙烯，重氮丝氨酸等都是已知的化学诱变剂；（ 3） dna 分子所携带的转座子所造成的插入突变；（ 4）dna 复制过程中有时发生错误，而分子运 动造成的分子结构的互变异构是造成这种错误的主要缘由；是真正意义上的自变； 1、转座因子的作用（ 1）转座由基因组中存在的转座因子导介的序列重排现象，转座过程中， 转座子留在原位，但新位点上多了一段拷贝，说明发生了dn

28、a复制；（ 2）转座子是存在于各类生物的染色体或染色体外质粒中，可自主复制并转座的基本单元，它们通常是细菌染色体或质粒的正常组成部分；转座子可能起到的遗传学效应：（ 1）转座引起插入性突变转座子插入到其他基因的内部可能造成表达失活，假如蝇的杂种不育是由p 转座子造成； is 因子甚至造成极性变异； （2）转座带来新的基因位点转座子上带有的基因拷贝给了靶序列，靶位上有了新的基因；转座引起染色体畸变转座子的新旧序列之间可能发生同源性重组，正向重组造成染色体dna缺失，反向重组造成染色体dna倒位；（ 3）转座引起生物进化转座导介图距甚远的基因靠近，或组成新的操纵子单元，或产生新的可编码序列，产生出

29、新蛋白质，引起跳动式进化；2.dna 分子的运动碱基的互变异构：酮式烯醇式e ；氨基亚氨基（i ），便会发生错配；te g、ge t、ci=a、ai=c ，这种碱基化学结构的转变过程称为互变异构移位；环出效应：在dna复制过程中 , 假如其中某一单链上偶而产生一个小环, 就会因其上的基因越过复制而发生遗传缺失, 从而造成自发突变； 下图就是环出效应的设 想 机 制 ； 3.dna 分子自发的化学变化自发的化学变化: （ 1）脱氨基作用；（2）氧化作用损耗碱基；脱氨基：在正常的生理条件下，腺嘌呤、鸟嘌呤、特殊是胞嘧啶可以自发地发生脱氨作用，脱去嘌呤环或嘧啶环上的氨基；胞嘧啶脱氨产生尿嘧啶，因此复

30、制时在新生链对应的位点上插入的是腺嘌呤而不是鸟嘌呤；腺嘌呤自发脱氨转变成次黄嘌呤，次黄嘌呤优先与胞嘧啶配对，而不是与胸腺嘧啶配对；因此，腺嘌呤和胞嘧啶的脱氨作用可以造成突变；鸟嘌呤脱氨后变成了黄嘌呤，由于黄嘌呤仍与胞嘧啶配对，只是它们之间只形成两个氢键，因此鸟嘌呤的脱氨作用并不能引起突变；2-4 、氧化损耗： （ 1）过氧化物原子团（o ）；（ 2）（ h2o2）、（ -oh）等需氧代谢的副 产物都是有活性的氧化剂；（ 3）它们可导致dna的氧化损耗；（ 4）t 氧化后产生t乙二醇；（ 5）g氧化后产生8- 氧 -7,8二氢脱氧鸟嘌呤、 8- 氧鸟嘌呤或 “ go”；（ 6） go可和 a 错

31、配，导致g t；5. 复制差错1、dna复制的精确性实际上取决于复制过程中的保真性和错误修复系统；2、前面所讲的都是复制差错产生的缘由，但是打算产生差错的确是错误修复系统；第四节诱变剂及其作用机制诱变剂：能提高突变频率的物理或化学因子； 一 物理诱变剂1、辐射： uv， x 射线和射线等；效应：点突变或染色体畸变；间接作用： 辐射作用于染色体外物质，产生具有诱变作用的物质；直接作用：辐射直接作用于染色体紫外线uv，作用机理：与dna吸取光谱一样；效应：移码突变，碱基置换；电离辐射：x 射线，射线、中子、射线，直接作用：打断化学键；间接 作用：通过自由基打断化学键；效应染色体畸变，碱基置换，移码

32、突变；突变率与辐射剂量：突变率与辐射总剂量成正比；突变率与剂量率 辐射强度的影响 无关；2、热：机理复杂；作用机理：脱嘌呤；效应：碱基置换，移码突变；3、离子束 : 能量传递、 动量交换， 离子沉积与电荷积存过程; 物理诱变的非特异性；一般为离子注入，即通过将能量100kv 量级一般为离子注入，即通过将能 量 100kev 量级的离子束射入到材料中，引起材料表面成分、 结构和性能发生变化；典 型 例 子 ： ara 菌 株 ； 二 化学诱变剂1、碱基类似物： 是指其分子结构同dna分子中的碱基特别类似，因此能取代碱基参入到dna分子中的一类化合物；主要诱变剂：5- 溴尿嘧啶和2- 氨基嘌呤；可

33、诱发 at gc的转换；2、移码诱变剂：嵌入dna分子相邻碱基对之间，从而有利于核苷酸的环出，因此可提高移码突变的突变率；主要诱变剂：吖啶类化合物；溴化乙锭，icr 系列化合物等；3、化学修饰碱基的诱变剂：1 ）羟胺（ ha）：和 c 发生反应，导致gc at； 2 ）亚硝酸：氧化脱氨基作用，导致 at gc；3 ）烷化剂：使dna分子的碱基发生烷化反应，从而更简洁 发生错配，是最常用的一类诱变剂；常用的有：硫酸二乙酯des, 甲基磺酸乙酯 ems，亚硝基乙基尿neu, 亚硝基胍 ntg, 乙烯亚胺 ei 等； ntg（亚硝基胍）诱变作用特强，作用于复制叉，可诱发多基因并发突变，被称为超诱变剂

34、；* 第五节突变生成的过程1、dna的防护机制（ 1）抑制基因间抑制：掌握翻译机制的抑制者基因，通常是trna 基因发生突变，而使原先的突变复原成野生型；基因内抑制指突变基因另一座位上的突变掩盖了原先座位的突变 但未复原原先的密码次序 ，使突变型复原成野生型； （ 2）致死和选择：假如防护机制未起作用，一个突变可能是致死的；（ 3）二倍体和多倍体高等生物的多倍体具有几套染色体组，每个基因都有几份，故能比二倍体和低等生物表现剧烈的爱护作用；诱变剂在 dna 上的初级效应遗传反应碱基类似物掺入作用at . gc 转 换羟胺同胞嘧啶起羟化反应gc at 转换因此该系统必需在复制叉通过之后有一种能够识

35、别亲本链与子链的方法，以保证只从子链中订正错配的碱基；（二） dna损耗的修复1、光复活作用：把经紫外线照耀后的微生物立刻暴露在可见光下时，可明显降低其死亡率的现象；2、切除修复 （暗复活）复制前修复，此系统是在几种酶的协同作用下，先亚硝酸烷化剂a、c 的脱氧基作用dna 交联烷化碱基（主要是g ）而导致：脱嘌呤作用；烷化碱基的互变异构作用；dna链的交联作用；糖 -磷酸骨架的断裂at . gc 转 换缺失碱基臵换 （ at . gc 转换、at ta 颠换、 gc cg 颠换）及染色体畸变在损耗的任一端打开磷酸二酯键，然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由修复性合成来填补，再由连接酶将其连接起

36、来；不同的dna损耗需要不同的特殊核酸内切酶来识别和切割；3、重组修复： 复制后修复，不切除t=t；掌握基因： reca,recb,recc；重组酶系： dna多聚酶、连接酶；胸腺嘧啶二聚体对dna复制的影响；吖啶类个别碱基的插入或缺失移码突变缺口可用dna重组方式填补：受损dna复制时，一条子代dna分子在损耗形成嘧啶二聚体； 形成嘧啶的水合物； dna 交紫外线照耀联； dna 断裂脱氧核糖 - 碱基之间化学键及脱氧核糖-磷酸之电离辐射间化学键的断裂；通过自由基对dna 的作用二、 dna损耗之前at gc转换、at gc颠换及移码突变at . gc转换、移码突变及染色体畸变的对应部位显现

37、缺口；另一条子代 dna分子完整的母链与有缺口的子链 dna进行重组交换，母链 dna上相应的片段被用于填补子链上的缺口，而母链 dna显现又显现一个新的缺口；母链上的缺口再以另一条子链 dna为模板，经 dna聚合酶催化合成一新 dna片段进行填补，最终由 dna连接酶连接，完成修补；重组修复并不能去除损耗， 损耗仍旧保留在原先的位置； 但是重组修复能使细胞完成 dna1、诱变剂接触dna分子之前：（ 1）细胞的透性影响诱变剂的诱变效应（2）前诱变剂在细胞质的作用下会转化成诱变剂；2、前突变：诱变剂作造成的dna分子某一位置； （ 1）不同的诱变剂所造成的损耗不同；（ 2）有的诱变剂对复制叉

38、 的作用强，如ntg；（ 3）有的诱变剂对转录状态的dna作用强，如des、ems； 三、 dna损耗1、一系列物理或化学因素可以对dna造成化学损耗； 这些因素包括化学诱变剂、辐射以及dna分子自发的化学反应等；2、有些类型的dna损耗， 如胸腺嘧啶二聚体或dna骨架的断裂， 使得 dna不能再作为复制和转录的模板；3、错配损耗，在下一轮复制之后导致dna序列的永久转变；c： g被 t：a 转换；四、 dna的修复（一）复制修复1、dna 聚合酶校读功能：第一次校读，对复制的保真性具有重要作用；poli和poliii，但是许多时候被认知为复制范畴，由于错误碱基存在时瞬时的； 2、n-糖基化酶

39、参加的碱基切除修复；作用：非标准碱基和碱基衍生物的专一识别，参加切除修复； n-糖基化酶： 将脱氨的碱基从dna中切除掉的核酸酶；尿嘧啶 -n-糖基化酶；啶二聚体糖基化酶：产生ap位点； 3、错配修复系统； dna聚合酶的3 5外切酶活性可将错误掺入的核苷酸去除；聚合酶的校读功能并非肯定安全，有些错误插入的核苷酸会逃脱检测，并在新合成的链与模板链之间形成错误配对；由于复制中显现的错配碱基存在于子链中，复制，并且新合成的子链是完整的；经多次复制后，损耗就被“冲淡”了，在子代细胞中只有一个细胞是带有损耗dna的；重组修复机制对于细胞处理不易被修复或者不能被修复的损耗有着特殊的意义；4、sos修复系

40、统： 依靠于某些蛋白质的诱导合成当dna受到严峻损耗时，染色体的 dna复制被抑制， 进而诱导细胞产生sos反应： 大约 20 个参加 dna损耗修复和 dna复制功能复原的基因的表达水平上升，细胞的dna修复才能得到加强， 甚至显现 dna的跨损耗合成；涉及几个基因：reca 、lexa 、uvra 、uvrb 、uvrc 的共同作用五、突变基因的形成前突变的不同命运：1、正常细胞；2、dna损耗； 3、突变细胞； 环境因素影响：主要是指对修复系统的影响，比如说培育基组成对于系统内的酶的影响，助变剂等；六、从突变到突变型1、表型迟延： 表型的转变落后于基因突变的现象；分别性迟延： 突变基因由

41、杂合状态到纯合状态所造成的表型迟延；生理性迟延：由于基因产物的“稀释”过程所造成的表型迟延；2、表型迟延的排除：诱变后的后培育* 第一节诱变育种第三章基因突变的应用养分缺陷型：是指丢失了合成一种或多种必需生长因子才能的菌株，它们只能在补充了相应的生长因子的培育基上才能正常生长；诱变育种：利用物理或化学诱变剂处理匀称而分散的微生物细胞群，促进其突变率显著提高，然后采纳简便、快速和高效的选择方法，从中选择少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学讨论之用；诱变育种具有极其重要的实践意义；当前发酵工业和其他微生物生产部门所使用的高产菌株，几乎毫无例外地都是通过诱变育种而明显提高其生产性能的；背景和

42、作用： 自然选育的低效率，x 射线诱变育种发觉；多步积存诱变育种；对比菌株；高通量选择；作用：（ 1 ）提高目标产物的产量；（ 2）改善菌种特性；（ 3）开发新产品； （4）给代谢调控育种供应技术手段；一、诱变育种方案的设计制定明确的目标： （ 1）充分熟悉诱变自身特点；（ 2）充分估量试验才能和方法；（ 3）充分明白微生物的特性和初始性状；建立可行的选择方法：1 ）经典方法和简便方法的选择；2 ）新技术的应用；确定诱变的选择流程：依据菌种特点和目标确定方法；诱变育种中的几个原就指利用物理或化学诱变剂处理微生物群体细胞，促进其突变率显著提高，然后设法从中选取少数符合育种目的的突变株；2 个主要

43、环节：诱变（随机）：选用合适的诱变剂和诱变剂量处理大量匀称、分散的微生物细胞，以引起绝大多数细胞致死的同时，使存活个体中的突变频率大大提高；选择 （定向）：设计有效的选择方法，将少量正变株中的优良菌株选择出来；二、诱变育种的一般流程动身菌株纯化、活化、同步培育培育液离心收集细胞、洗涤，制备均一的菌悬液（玻璃珠打散、过滤）单细胞或单孢子悬液活菌计数，诱变预备试验诱变处理活细胞计数，致死率运算中间培育 后培育 平板分别变异率运算初筛复筛保藏及扩大试验其次节养分缺陷型突变株的选择野生型：从自然界分别到的任何微生物在其发生养分缺陷突变前的原始菌株，均称该微生物的野生型；原养型：养分缺陷型突变株经回复突

44、变或重组后产生的、其养分要求在表型上与野生型相同的菌株；完全培育基 （ cm）：含有满意某微生物的全部养分缺陷型和野生型菌株生长所需养分物质的自然或半合成培育基；基本培育基 （ mm）：不含生长因子仅能满意某微生物的野生型菌株生长需要的最低成分合成培育基长需要的最低成分合成培育基；补充培育基 sm ：补充了一种或数种生长因子，以满意某微生物的特定的营养缺陷型生长的培育基，其中的生长因子多是通过直接添加aa、碱基或维生素而供应；养分缺陷型突变株的应用：阻断代谢途径，积存中间代谢产物；阻断分支代谢，转变代谢流向，积存另一终端代谢产物；解除反馈抑制，积存代谢产物；利用渗漏缺陷型进行代谢调控育种；选择

45、方法：（ 1）诱变处理； （ 2）后培育：在cm 中进行，排除突变细胞的表 型推迟 （生理性推迟和分别推迟）；（ 3）剔除野生型：降低野生型细胞的数量和比 例，使养分缺陷型细胞得以相对浓缩使养分缺陷型细胞得以相对浓缩；（ 4）检出缺陷型： 浓缩后的仍旧是混合物，因此需要将缺陷型分别检出；（ 5）鉴定缺陷型：检出后，仍需进一步鉴定是何种缺陷型；第三节抗反馈调剂突变型的选择及应用一、抗代谢类似物突变型的选择抗反馈调剂突变株：是指一种对反馈抑制不敏锐或对阻遏有抗性的组成型突变株，或兼而有之的突变株；代谢类似物：结构与代谢物类似，因此可起到代谢物所具有的调剂作用的一类化合物；真正代谢物功能：合成大分子

46、；调剂功能（反馈）；代谢类似物：只有调剂功能，不能合成有活性的生物大分子；加入代谢类似物，将关闭相关代谢物的合成，从而影响微生物的生长；（一）抗反馈抑制突变发生基因突变的细胞：酶结构基因发生突变导致调剂酶的调剂部位发生转变，不再与结构类似物（或产物）结合，从而解除了产物的反馈抑制作用，使产物得以合成；（二）抗阻遏突变型1、阻遏的原理： （ 1）产物是辅阻遏物； （ 2）通过与调剂基因的产物阻遏蛋白的结合而激活阻遏蛋白；（ 3）被激活的阻遏蛋白通过与操纵基因结合而终止结 构基因的转录； 2、抗阻遏突变：由于调剂基因发生突变，使产生的阻遏蛋白不再能和辅阻遏物结合，或由于操纵基因发生突变，被激活的阻

47、遏蛋白不能作用于已突变的操纵基因，从而解除产物的阻遏作用，使产物得以过量积存；（三）结构类似物和抗结构类似物突变抗结构类似物突变株：能在含有结构类似物的基本培育基中生长的菌株；缘由：解除了反馈调剂，有可能是抗反馈抑制突变株，也有可能是解除了终产物对代谢途径酶的反馈阻遏作用；过量积存终产物结构类似物产物精氨酸d- 精氨酸精氨酸对氟苯丙氨酸 ,噻吩丙氨增加突变位点，削减基因回复突变的几率； （ 2）从菌种保藏方式上考虑：尽量削减传代次数；选择相宜的保藏培育基； （ 3）从菌种培育相宜条件上考虑：结构类似物抗性菌株在保藏培育基中应添加相应药物，准时剔除回复突变细胞；基因工程菌添加抗生素于培育基中防止

48、质粒的丢失；（ 4）从菌种治理的措施上考虑: 复壮；定期对保藏菌种分别纯化，剔除已退化细胞；定期对发酵液进行分别选择，选取自发性突变的细胞生产育种；（二）菌种的保藏目的：不死，不衰，不被污染，便于讨论交换使用；原理： 选择优良纯种， 最好是休眠体; 制造最有利于休眠的环境条件，制造使微生物代谢不活泼，生长受抑制（休眠）的环境条件，如：干燥，低温，缺氧，苯丙氨酸酸苯丙氨酸缺乏养分，添加爱护剂及酸度中和剂等；赖氨酸aec赖氨酸对氟苯丙氨酸,d- 酪氨方法：定期移植保藏法：斜面冰箱保藏法；半固体穿刺冰箱保藏法；液体石蜡法（石蜡油封藏法） ；砂土管保藏法； 冻结真空干燥保藏法；液氮超低温保藏法；酪氨酸

49、色氨酸酸5- 碱基色氨酸 ,6- 甲基色氨酸酪氨酸色氨酸（三）菌种复壮广义复壮：在菌种的生产性能尚未退化之前常常进行纯种分别和生产性能测定，从生产中选择自发正突变的细胞；脯氨酸3,4- 二氢脯氨酸 , 磺胺胍脯氨酸腺苷酸2- 氟腺嘌呤腺苷酸b- 葡萄糖狭义复壮：在菌种已经发生退化的情形下，通过纯种分别和生产性能测定等方法从退化的群体中找出少数尚未退化的个体，以达到复原该菌原有典型性状的措施；葡萄糖2- 脱氧葡萄糖苷酶蔗糖 , 麦芽糖2- 脱氧棉子糖蔗糖酶纤维二糖 , 葡甘油纤维素酶萄糖（四）选择方法： （ 1）将经过诱变的细胞直接涂布在含有肯定浓度结构类似物的基本培育基平板上，长出的菌落即为抗

50、结构类似物突变株；（ 2）将经过诱变的细胞涂布在基本培育基平板上，在平板的中心加少量结构类似物，在抑菌圈内长出的个别菌落即为抗结构类似物突变株；三、菌种的退化、复壮和保藏（一）菌种退化及其防治1、菌种退化的表现：生产性状劣化，遗传标记丢失，原有的典型性状变得不典型；详细表现：菌落及细胞形状的转变；生长速度缓慢，产孢子越来越小；代谢产物生产才能下降；抗不良环境条件（抗噬菌体，抗低温）才能减弱；2、退化缘由：基因自发突变；诱变后菌株本身不纯，多核细胞中单核突变， 单核细胞中单链转变等；其他缘由；总之，退化是发生在群体细胞中的一个从量变到质变逐步演化的过程，由于个别突变细胞表现生长优势导致在群体中最

51、终数量占优势；3、退化的防治：（1）从菌种选育方法上考虑：进行充分的后培育及分别纯化；第四章基因重组育种1、遗传重组的一般概念；遗传重组： 遗传重组是指遗传物质从一个细胞向另一个细胞传递并导致dna交换和重排的过程；遗传改造的手段包括基因突变和基因重组；微生物中遗传物质的传递方式：真核微生物：有性生殖和准性生殖；原核微生物：接合、转化、转导；2、重组；（1）广义： 指由于独立安排或交换在后代中显现新的基因组合的过程；（2）狭义：仅指基因交换或重排而产生的重组；（ 3）重组的主要类型：同源重组；位点特异性重组；转座重组；3、细菌遗传物质的传递方式；（ 1）转化：受体细胞直接吸取暴露的外源dna并

52、与其自身遗传物质发生重组的过程；（ 2）接合：通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段dna的过程（ 3）转导： 通过噬菌体作媒介把供体的遗传物质传递给受体细胞的过程；* 第一节细菌的转化定义：受体细胞直接吸取暴露的外源dna并与其自身遗传物质发生重组，从而使受体细胞获得共体细胞部分遗传性状的现象；一、转化 dna转化因子的化学本质离体的dna片段；1、转化 dna的种类：（ 1）同源 dna片段 - 整合重组：经典意义上的转化; （ 2）异源 dna片段 - 与载体相连：不整合，独立复制，基因工程转化；（3）同源 dna片段 - 与载体相连：整合或不整合； 转化（经典意义转化） ：受

53、体菌直接从四周介质中吸取来自供体菌的dna 片段，并将其整合到自己的染色体基因组中，从而获得后者部分遗传性状的1、dna的吸取 ：是指处于感受态的受体细胞从环境中摄取dna并将其转移至细胞内从而免受dnase降解的一系列过程；包括吸附和进入两个阶段；（ 1）吸附： dna结合在细胞表面，这时它们不被洗脱，但仍对dnase敏锐， 这一过程称为吸附；（2）进入： dna随后被运输至细胞内并变成dnase抗性，这 一过程称为进入；dna吸取的条件： （ 1）受体细胞处于感受态；（ 2）对 dna具有专一性，不吸现象；转化子：经转化所得的重组子；收 rna（;3）细胞对 dsdna具较高亲和性 , 吸取 ssdna的才能只有前者1/100 ；（ 4）2、转化 dna需具备的条件：dna要有肯定大小； （ 5）g-仍要求外源dna要有较严格的同源性；6+-（ 1）与受体 dna有肯定的同源性； （ 2）有合适的长度： 10道尔顿， 过小，g和 g不同；（ 1）吸附： g菌的 dna上有与细胞结合的位点，它可被细胞上受体细胞不吸取； （ 3） dsdna比 ssdna转化活性高，即dna完整的双链结构对转的受体识别，而g+菌的 dna上没有与细胞结合的位点，吸附需要细胞表面的一种+-化活性很重要，甚至是必需的；（ 4）要有肯定的浓度：在肯定条