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工业微生物育种诱变剂

第一章工业微生物育种诱变剂

1物理诱变剂的总类：物理辐射分为电离辐射和非电离辐射。

包括紫外线、X射线、r射线。快中子。微波，超声波、电磁波、激光射线和宇宙线等。（X 射线、r射线属于电离辐射，紫外线属于非电离辐射）

2物理诱变剂对微生物的影响实质：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。

3辐射作用的时相阶段：

物理阶段——直接作用DNA或作用于水

物理化学阶段——激发和电离DNA分子或激发电离水分子

化学阶段——产生生物自由基

生物学阶段——分子发生变化，变异或死亡

4细菌中紫外线对DNA的影响：促使G:C A:T的转换； DNA链断裂，单链或双链；嘧啶或嘌呤被氧化脱去氨基；碱基分子结构中碳与碳之间的链断裂形成开环现象；辐射击中单个核苷酸后，使碱基或磷酸酯游离出来；交联作用

5辐射引起的生物学效应的影响因素：微生物的遗传背景；微生物的生理状态；可见光；细胞水分；温度；空气或氧气。

6紫外线的诱变机理及原因？

机理：(1)DNA与蛋白质交联(2)胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用(3)DNA链断裂，形成嘧啶二聚体

原因：形成嘧啶二聚体

7DNA损伤修复中光修复与暗修复的主要机理？

光修复：嘧啶二聚体被一种光激活酶结合形成复合物，这种复合物在可见光下由于光激活酶获得光能而发生解离，从而使二聚体重新分解成单体。

暗修复：嘧啶二聚体的5’端限制性内切酶和外切酶的作用下，造成单链断裂，接着在外切核酸酶的作用下，切除嘧啶二聚体。然后再DNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ的作用下，并以另一条完整的单链做模板合成正确的碱基对序列，最后由连接酶完成双链结构。

8紫外线有效波长（诱变）范围是：200~300nm

9紫外线的剂量以什么计算？绝对剂量：erg/mm2；相对剂量：照射时间、杀菌率表示

10紫外线诱变的步骤方法（以及应用，包括如何计数、致死率的计算）

步骤：（1）出发菌株的选择将细菌斜面培养至对数期，霉菌或放线菌培养至孢子刚成熟（2）前培养培养基中可添加咖啡碱或异烟肼等抗修复物质。将菌体培养至最佳状态（对数期）。

（3）制备菌悬液离心去除培养基，用生理盐水制备菌悬液，要求菌体浓度108，107， 106 mL-1等

（4）紫外线照射紫外灯预热20min；避免光修复。

（5）后培养将照射完毕的菌悬液加入到适合于正突变体增殖的培养基中，在适宜温度下培养1.5-2h。

（6）稀释涂皿后培养结束后，从中取一定量培养物，经不同稀释，涂皿，并且以未经紫外线照射过的菌悬液做对照皿，培养后，挑取菌落，以待筛选。

11化学诱变剂的概念：一类能够对DNA起作用、引起遗传变异的化学物质。

12以5-BU为例，详述碱基类似物的诱变机理：（见书43页）

答：诱变作用是取代核酸分子中碱基的位置，再通过DNA的复制，引起突变，因此，也叫掺入诱变剂。

1）争产掺入错误复制

碱基对———— BU掺入————_错配——————突变

AT AT,ABU（酮式） AT,GBU（烯醇式） GC

2)错误掺入正常复制

碱基对————BU掺入————错配——————突变

GC GC,GBU（烯醇式） GC,ABU(酮式) AT

13烷化剂的诱变机制：

答：烷化剂主要是通过烷化基团使DNA分子上的碱基及磷酸部分烷化，DNA复制时导致碱基配对错误而引起突变。烷化剂也能造成磷酸和核糖之间的共价键断裂，而造成突变。

14烷化剂的使用为什么要溶解在缓冲液中？

答：溶液烷化剂的性质比较活泼，不太稳定，在水溶液中容易发生分解。它们大部分半衰期很短，其长短与温度、溶液pH关系很大。因此，化学诱变剂要现用现配还要避光。配制烷化剂时，要采用合适的出缓冲液。

15常用烷化剂亚硝基胍（NTG）的处理方法：

答：○1取新鲜斜面，用一定pH值的磷酸缓冲液或Tri缓冲液洗制成菌悬液。

②NTG母液：配制需加助溶剂甲酰胺或丙酮少许，然后加缓冲液，其比例为缓冲液：NTG丙酮溶液=9:1，一般配置母液浓度为1mg/ml；使用时取母液0.2ml，加菌悬液1.8ml，NTG终浓度为100ug/ ml。

③将以上菌悬液和NTG溶液盛于一试管内，把该菌放在生长适宜的温度下保温处理若干时间，一般细菌20-60min,孢子90-120 min

④终止反应：在低温下进行离心洗涤，除去药液，加无菌水使沉淀悬浮并作成一定稀释度，分离于平皿。

16以亚硝酸为例详述脱氨剂的作用机制：

答：脱去碱基中的氨基变成酮基，引起转换而发生变异。

A→H， C→U, G→X, A：T→G:C和 G:C→A:T

亚硝酸的诱变也可以发生回复突变。要硝酸除了脱氨基作用外，还可引起DNA交联作用，阻碍双链分开，影响DNA复制，从而导致突变。

+H+→HNO2+Na+；2HNO2→N2O3+N2O；N2O3→NO+NO2

NaNO

17羟化剂的诱变机制：

答：当羟胺浓度为0.1～1.0mol／L pH6.0时，主要与胞嘧啶反应，使羟化的C与A配对，在0.1～1.0mol／L pH9.0，羟胺可以与鸟嘧啶反应，10-3mol／L时，羟胺可以与胸腺嘧啶、鸟嘌呤和尿嘧啶起反应。但据分析，羟胺与T、G反应的是它的产物，而不是它本身。此外，羟胺有时还能和细胞中其他物质作用产生过氧化氢，也具有诱变作用。（羟胺是专一性诱变剂：GC→AT）

18秋水仙素的作用机理：破坏细胞有丝分裂过程中纺锤丝的形成。导致多倍体的产生。

19生物诱变剂有哪三类？ 1）转导诱发突变 2）转化诱发突变 3）转座诱发突变

20 吖啶黄的性质和使用方法？

答：性质：淡黄色晶体，微溶于热水，溶于乙醇和乙醚，不稳定，见光易分解。

使用方法：使用时，先用少许乙醇溶解，配成一定浓度的母液。通常处理方法是特它们加入培养基中，使最后浓度为10～50ug/ml，混合后制成平板，适温培养，在生长过程中处理。另外还可将吖啶黄加人到培养液中，浓度为10～20 ug/ml ，在适温条件下，振荡培养过程中处理。

第二章

1土壤的酸碱性怎样影响细菌，放线菌，霉菌，酵母菌的分布;pH值的控制

偏碱性的土壤：（pH 7.0～7.5）环境:适合细菌、放线菌的生长

偏酸性的土壤（pH 4.5～6.0）环境：酵母菌、真菌、霉菌生长旺盛

2微生物的营养类型与分布特点：一般园田土和耕作过的沼泽土中，以细菌和放线菌为主；富含碳水化合物的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果生长区和果园内。

如森林的枯枝和腐烂的木头有纤维素酶，肉类加工厂和饭店排水沟有蛋白酶和脂肪酶，在面粉厂和糕点厂，及淀粉加工厂有淀粉酶和糖化酶，柑橘，草莓，山芋有果胶酶

3 抑制细菌在培养基中使用四环素的抗生素，使霉菌在样品中的比较提高。

抑制霉菌和细菌在悬浮液中加10滴1%的酚或加青霉素（抑制G+菌），链霉素（抑制G-菌）个30~50U/ml，以及丙酸钠10微克/ml （抑制酶类），使的放线菌的比例提高

4什么是透明圈法，变色菌圈法，生长圈法，抑菌圈法并分别一个具体的事例说明

答：透明圈法：混浊底物被分解后形成透明圈。如可溶性淀粉、碳酸钙等。

变色圈法：直接用显色剂或指示剂。

生长圈法：利用某些具有特殊营养要求的微生物作为工具菌，要分离的微生物能在一般培养条件下生长而合成该营养物而使工具菌能生长，形成生长圈。

抑菌圈法：若被检菌能分泌某些抑制菌生长的物质，便会在菌落周围形成工具菌不能生长的抑制圈。

5 实验室培养过程中除去氧气的方法：加还原剂；焦性没食子酸法；平皿厌气培养法；玻璃板隔绝空气培养法；生物吸氧法。

焦性没食子酸法的步骤：先将焦性没食子酸放在容器中，把含有厌氧菌样品的培养皿架空放入容器内，然后加入NaOH溶液，立刻盖上盖子，并用石蜡或者凡士林密封，放到室温下培养。

第三章

1.选育的工作基础是什么？微生物菌种选育是建立在遗传和变异的基础上的。

2.工业微生物育种的三个阶段：

（1）菌种基因型改变（2）筛选菌种，确认并分离出具有目的基因型或表型的变异菌株（3）产量评估，全面考察此变异株在工业化生产上的接受性

3.工业诱变育种指在哪些方面进行改进？

答：（1）提高有效产物的含量；（2）改善菌种特性，提高产品质量（3）简化工艺条件（4）开发新品种

4.诱变后出现不同菌落类型的原因？

（1）遗传因素（主要因素，内因）；（2）培养条件的影响（外因）

5.诱变前对突发菌株哪些方面应当重点了解？

（1）区分不同菌落的类型（2）出现不同菌落类型的原因

6.影响菌种生长发育的主要因素？

答：培养基；培养基斜面制备技术；移种的密度；温度；湿度；药品和原材料质量

7．简述培养基斜面制备技术对菌种生长发育如何影响？（93）

答:培养基蒸汽消毒时，压力、时间要适宜，不能超压、超时灭菌，否则不仅破话营养成分，造成养分之间因受热过高而发生反应，使原有成分减少，影响生长和代谢，而且还会产生对菌体生长代谢有毒的物质。加入的琼脂数量因条件不同灵活变动，当琼脂质量较差或培养基中碳源多、pH值呈酸性是，琼脂量要略为增加。培养基加入到试管中的量不能过多，琼脂不能过厚，否则仅有利于菌丝生长，而无益于孢子形成。

8．简述接种的密度对菌种的生长发育的影响？

答:接种过密，不同菌落间的菌丝交织在一起，容易吻合产生异核体，变异菌株增多，菌种发生退化，生产能力下降。

9.连续诱变育种过程中如何选择突发菌株？

答：因挑选每代诱变处理后均有一些表型上改变的菌株，以利于突变率的增加

10.为什么微生物选育之前的菌株和新变种获得后都要进行纯化?

因为微生物容易发生变异和染菌。一般丝状菌的野生菌株多数为异核体。生产菌在不断移代过程中，菌丝间接触，吻合后，易产生异核体，部分结合子，杂合二倍体及自然突变产生菌株等，这些都会造成细胞内遗传物质异质化，使遗传性状不稳定。

11．对供试细胞需要培养的在生理活性和生长期方面有何需要？（98）

答：细胞生理活性方面既要同步，又要处在最旺盛的对数期。

12．诱变剂常用的相对计量方法是什么？答：致死率和变异率

13.诱变处理方式：单因子处理；复合因子处理具体可分：（1）两个以上因子同时处理；（2）不同诱变剂交替处理（3）同一诱变剂连续重复使用（4）紫外光复活交替处理（5）诱变剂处理时间与诱变效应的关系

14．影响突变率的因素：（1）菌种的遗传特性；（2）菌体细胞壁结构；（3）环境条件的影响：a诱变前预培养和诱变后培养b培养条件（温度、pH、氧气等）；c平皿密度

15.简述浓度梯度法的筛选：

利用培养皿的一侧至另一侧铺有药物浓度呈梯度分布的琼脂培养基，以筛选相应抗药性突变株的方法。一般先将培养皿一侧搁高约5mm，倒入约10ml融化的琼脂培养基，待凝固后放回水平位置，再倒上等体积含适当浓度药物的相同培养基，放置一天后，即成梯度平板。培养基内的药物浓度呈线性梯度，一端浓度高，另一端浓度低。若在梯度平板上涂布经过诱变的菌悬液，经培养后，某些突变的菌株就可以在适当药物浓度的培养基表面生长，然后选择在较高药物浓度下生长的菌株，分离培养即可得到抗药性突变株。

温度敏感型突变株指仅在某个许可温度范围内与野生型没有区别，在非许可的温度调节下不能生长或微弱生长，表型与野生型不同，这种条件致死突变菌就是温度敏感型突变株

16.何为野生型菌种，营养缺陷型菌种，原养型菌种？

营养缺陷型（auxotroph）：经诱变产生的一些合成能力出现缺陷，而必须在培养基内加入相应有机养分才能正常生长的变异菌株。

野生型(wild type)：自然界分离到的任何微生物，在其发生营养缺陷突变前的原始菌株，为该微生物的野生型。

原养型 (prototroph) ：指auxo突变菌株回复突变或重组后产生的菌株，与野生型的表型相同。

17.基本（MM），完全(CM)，补充(SM)培养基的概念，简称及表示方法？

基本培养基：仅能满足微生物野生型菌株的生长需要的培养基称~有时用符号“［-］”来表示

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，称~,有时用“［+］“表示。

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，称~根据在培养基种加入的是A或B等营养因子代谢物而分别用［A］或［B］等来表示

18.简述菌丝过滤法如何淘汰野生型菌株？

真菌和放线菌等丝状菌的野生型孢子在基本培养基中能萌发成丝，而营养缺陷型的孢子则不能。吧诱变处理后的孢子移入到基本培养液中，振荡培养10h左右，使野生型孢子萌发的菌丝刚刚肉眼可见，用灭菌的脱脂棉、滤纸或玻璃漏斗除去菌丝，继续培养，每隔3~4

小时过滤一次，重复3~4次，最大限度地除去野生型菌株。然后稀释，涂皿分离。

19.什么是影印法？什么是点植对照法？什么是夹层法？很么事限量培养法？

点植对照法：诱变后的孢子或菌体，经伏击培养，涂布分离在完全培养基平板上进行培养，带菌落孢子成熟后，用灭菌的牙签或接种针把每个菌落上的孢子或菌体分别接种到基本培养基和完全培养基上的相应位置，没皿约点30~40点，同时培养，然后观察对比菌落生长情况影印法：经富集后的孢子或菌体分离在完全培养基上培养至菌落成熟，用灭菌后的特制丝绒印模在母皿平板的菌落上轻轻一印，再转印到方位相同的另一基本培养基和完全培养基的平板上，撇羊猴观察菌落生长情况。

夹层法：在培养皿底部倒入一层基本培养基，凝固后，倒入含有菌体细胞的基本培养基，待凝固后，继续加第三层基本培养基。培养后平板上首先出现的菌落，为野生型，此时在平皿

底部左后颜色标记，接着加上一层完全培养基，经培养，如果在基本培养基上不长而在完全培养基上生长的小型菌落，可能是营养缺陷型，进一步复证确认。

限量补充培养法：（限量培养）：谜底仅是检出培养缺陷型菌株，将富集培养后的细胞接种到憨厚0.01%蛋白胨的培养基上，培养后，野生型细胞迅速长成大菌落，在平皿底部做好颜色标记，而生长缓慢的小菌落可能是缺陷型；（补充培养）：目的仅是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。

20.熟悉营养缺陷型菌株的缺陷类型的测定，生长因子的测定（要做到能判断，应用，分析）？

(一)影印法

（1）将一较平皿直径小1cm的金属圆筒蒙上一层灭菌的丝绒，用金属夹夹住，灭菌。（2）将完全培养基上长出的全部菌落在丝绒上轻轻一压，使之成为印模，标记方位。（3）将基本培养基平皿和完全培养基平皿在标记的同一方位上先后轻轻一压，此菌印模即复印于上。

（4）将CM和MM在恒温箱中培养。

（5）二平皿相同方位进行比较，即可发现在MM平皿上长出的菌落少于CM平板上的。MM 上未长而相应于CM上长出的那几个菌落就可能是缺陷型。

此法要求平皿上菌落不能太多，菌落之间应有一定间隔。

(二)点种法

用接种针或牙签将CM上长出的菌落在MM和CM两副平板上接种，依次在相应位置点种，然后一起培养，观察其生长情况。

(三)夹层法

先在培养皿上倒一层基本琼脂培养基，凝固后涂上一层含菌的MM，凝固后再倒一薄层MM琼脂培养基，培养24h，将出现的菌落标记，然后倒上一层CM琼脂培养基，再培养。这时第二批长出的菌落就可能是缺陷型。

（四）限量补充法

在基本培养基中加0.01%蛋白胨，营养缺陷型菌落小，野生型菌落大

生长因子包括：

氨基酸混合物、酪素水解物或蛋白胨：氨基酸类。

酵母浸出膏：氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶

维生素混合物：维生素

核酸碱基混合物或酵母核酸：嘌呤、嘧啶。

生长因子的检测具体的看课本（127~129）

（二）双缺、多缺检验

配置15套培养皿的平板，每个平皿中都少加一种生长因子，将缺陷菌株接到平板上，培养后。如果在缺a和b生长因子的培养皿上都不能生长，而再加其他生长因子的培养皿上都能生长，可知它不能合成a和b生长因子。此为一株a、b缺陷型菌株。

（三）多个缺陷菌株同时检验

如果要测定多个缺陷型菌种，则可

1、在一个平皿内加一种生长因子，接多个菌株

2、在一个平皿内少加一种生长因子，接多个菌株

3、制备多个基本培养基，一个菌株接一个平皿，利用15种生长因子组合，检验缺陷型。

21.如何用常规方法分离温度敏感型突变株？（P132）

答：经过富集后的菌体细胞分离在完全培养基上，置于许可温度下培养，当长出菌落之后，用平板影印法将菌落分别影印到一个完全培养基和两个基本培养基,，分为基本培养基置于许可温度下培养，另一组去基本培养基和完全培养基，置于不可许温度下培养，培养后根据菌落生长情况，可以分为两大类：

一类是非必需基因突变形成的温敏突变株，在许可温度下的基本培养基上生长，非许可温度的基本培养基不生长而在完全培养基上生长，说明该类型突变株从完全培养基内补充了某种生长因子后才得以生长，是一类突变引起失去单一酶但可以补偿功能的TS突变株。另一类是由必需基因突变引起的TS突变株，在许可温度的基本培养基上生长，而非许可温度的基本培养基和完全培养基上都不生长，说明该类突变株即使从

完全培养基内提供了某种生长因子也无法补偿失去的功能。通常TS突变株是指后一类，假如在许可与非许可温度下基本培养基和完全培养基上全部生长，则为野生菌种。22烈性噬菌体：在短时间内能连续完成生活史的五个阶段而实现其繁殖和裂解寄主的噬菌体。

23噬菌体的生活史的五个阶段：对寄主的吸附；侵入；增殖；成熟；裂解

24温和噬菌体（或溶源性噬菌体）：噬菌体感染细胞后，将其核酸整合（附着）到宿主的核DNA上，并且可以随宿主DNA的复制而进行同步复制，在一般情况下，不引起寄主细胞裂解的噬菌体。

25温和噬菌体存在着几种形式？

（1）具有完整的颗粒形状，对细胞具有感染力的游离状态；

（2）侵入细胞后，DNA与宿主染色体结合，成为不具感染力的原噬菌体状态；

（3）原噬菌体脱离寄主染色体，在细胞内成为具有独立繁殖能力的营养期噬菌体。

第四章

1、简述代谢控制发酵的大致过程

以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调节的机制，选择巧妙的技术路线，通过遗传育种技术获得解除或绕过了微生物正常代谢途径的突变株，从而认为的使有用产物选择性地大量合成和积累。

2、什么是初级代谢、初级代谢产物、初级代谢包含哪些内容

通常把微生物产生的对自身生长和繁殖必须的物质称为初级代谢产物；而产生这些物质的代谢体系称为初级代谢

初级代谢包含：分解代谢体系，素材性生物合成体系和结构性生物合成体系。

分解代谢：糖、脂、蛋白质等物质的降解。

素材性生物合成:氨基酸、核苷酸等

结构性生物合成：蛋白质、核酸、多糖、类脂等

3、次级代谢产物与初级代谢产物的生化关系

生化代谢角度分析：次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的，次级代谢产物合成途径并不是孤立的，而是与初级代谢产物合成途径有着密切的关系。

4、次级代谢产物与初级代谢产物在遗传控制方面的异同

遗传代谢观点分析：初级代谢和次级代谢同样受到核内DNA的调节控制，此外次级代谢产物还受到与初级代谢产物合成无关的遗传物质的控制，即受到核内遗传物质和核外遗传物质的控制。

5、什么是诱导，阻遏（课本p158）

凡能促进酶生物合成的调节，称为诱导；而能阻碍酶生物合成的调节，则称为阻遏

6、酶合成调节的类型有:诱导；阻遏

7、什么是组成酶、什么是诱导酶

组成酶：细胞内固有的酶类，其合成是在相应的基因控制下进行的，不因分解底物或底物类似物存在而受到影响。

诱导酶：细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。

8、什么是分解代谢物阻遏

分解代谢物阻遏是指有两种碳源（或氮源）分解底物同时存在时，细胞利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关分解酶合成的现象

9、乳糖操纵子有哪些基因组成

乳糖操纵子（lac）由lac启动基因、lac操作基因、三个结构基因组成，三个结构基因分别编码β—半乳糖苷酶、渗透酶、转乙酰酶

10、大肠杆菌出现所谓二次生长现象的原因是什么（p159）

当培养基中含有葡萄糖和乳糖这两种碳源时，大肠杆菌先利用完葡萄糖，然后再利用乳糖，这就产生了在两个对数生长期中间隔开一个生长延滞期的“二次生长现象”。其原因是，葡萄糖的存在阻遏了分解乳糖酶系的合成，这一现象又称葡萄糖效应

11、乳糖操纵子的乳糖诱导机制（课本p160）

乳糖操纵子是负调节的代表，因在缺乏乳糖等诱导物时，其由调节基因编码的调节蛋白一直结合在操纵基因上，抑制着结构基因上转录的进行，当有诱导物——乳糖存在时，乳糖与lac阻遏物相结合，后者发生构象的变化，结构降低了lac阻遏物与操纵基因间的亲和力，使它不能继续结合在操纵子上。操纵子的“开关“打开后，转录、翻译就可顺利进行了。当诱导物耗尽后，lac阻遏物可再次与操纵基因相结合，这时转录的”开关“被关闭，酶就无法合成，同时，细胞内已转录好的mRNA也迅速地被限制性内切核酸酶所水解，所以细胞内的合成速度急剧下降，如果通过诱变方法使之发生lac阻遏物缺陷突变，就可获得解除调节，即在无诱导物时也能合成β-半乳糖苷酶的突变株。

12、什么是前体激活（p161）

酶活性的激活系指在分解代谢途径中，后面的反应可被较前面的中间产物所促进，称为前体激活

13、反馈抑制的主要表现

1）抗生素本身积累就能起反馈调节作用

2）初级代谢产物作为抗生素合成的前体，当其受到反馈调节是，必然会影响抗生素的合成。15举例说明碳源分解调节的现象？举例说明氮源分解调节的现象？

(1)碳源分解调节的现象:

青霉素发酵：双糖和多糖比葡萄糖更有利于青霉素的产生和积累

葡萄糖的分解产物：抑制青霉素合成的2个关键酶---环化酶和扩环酶

(2)氮源分解调节的现象：

发酵过程中，一般能被迅速吸收利用的氮源物质如NH4+、NO3—和一些氨基酸等对抗生素的产生和积累有抑制效应，当培养基中这些氮源几乎耗尽时，才开始产生和积累次级代谢产物。利福霉素合成：过量的NH4+利福霉素产量和谷氨酰胺合成酶活性均下降；而硝酸盐的加入则大幅度提高谷氨酰胺合成酶活性。

第五章

1、杂交育种包括哪些方法：常规杂交、控制杂交和原生质体融合

2、杂交育种的本质是：基因重组。

3、原始亲本：具有不同遗传背景的优质出发菌株。

4、直接亲本：具有遗传标记和亲和能力而直接用于杂交配对的菌株

5、杂交育种亲本的遗传标记可选择哪些标记？

营养缺陷型标、抗性标记、温度敏感性标记、其他性状标记

6、F因子：是一种质粒，存在与细胞质中，一般以游离状态，有时又和染色体以结合状态

存在，是一种稳定的遗传物质。为环状DNA双链结构。

7、微生物遗传物质转移的主要方法：主要包括接合、转化、转导、溶原转换和转染等技术

8、F﹣菌株如何转变成F﹢菌株：

F-菌株与F+菌株结合，结合过程中接受F+菌株提供的F因子而转变成F+菌株

9、F；菌株（低频重组）：携带一段染色体基因的F；因子

10、F；菌株形成原因：

答：Hfr菌株是有F 因子整合到细菌的环状染色体上后形成，但这种整合态不稳定，F因子也可从细菌环染色体上游离出来，在此期间F因子与其整合染色体的两端基因发生互换，从而形成带有部分染色体基因片段的F’因子。

11、杂合系：部分结合子形成后，在繁殖复制过程中，两种不同基因型的染色体进行一次交换，产生了杂合系。

重组杂合系：在复制过程中，开口的环状染色体上基因再一次交换，由于位置不同而成为杂合状态，产生了各种不同基因型的重组杂合系。

12、杂合二倍体如何检出：

（1）用接种针挑取它们上面的分生孢子，用自然分离法进行分离、纯化，即可获得杂合二倍体。

（2）、把异核体菌丝撕碎，分离与基本培养基平板上，经培养后，在长出的异核体菌落上借助放大镜寻找原养型的角变或斑点，挑取分生孢子，进一步分离、纯化，得到杂合二倍体。（3）、把异核体或异核丛上的分生孢子分离于基本培养基平板上，经培养，在形成的菌落中发现似野生型原养性的角变或斑点，移接分生孢子，进行分离、纯化后得到杂合二倍体。13、原生质体再生育种中为何可以不使用诱变剂？

（1）原生质体对环境敏感，不用诱变剂

15.比较养生型重组体和野生型的相同点与不同点？

不同点：野生型是指从自然界分离到的任何微生物在其发生人为营养缺陷突变前的原始菌株。原养型一般是指营养缺陷型突变株经回复突变或重组后产生的菌株。

相同点：

微生物菌种的选育方法

微生物菌种的选育方法菌种选育Loremreferentibus（英语：Strain selection 日语：ひずみの选択法语：la sélection des souches 俄语：Штаммвыбор 德语：Stammselektion ）微生物菌种是决定发酵产品的工业价值以及发酵工程成败的关键，只有具备良好的菌种基础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想的发酵产品。菌种用途广泛涉及食品、医药、工农业、环保等诸多领域。自然选育

自然选育的菌种来源于自然界、菌种保藏机构或生产过程，从自然界中选育菌种的过程较为复杂，而从生产过程或菌种保藏机构得到菌种的自然选育过程较为简单。自然选育的步骤主要是：采样，增长培养，培养分离和筛选等。采样筛选的菌种采集的对象以土壤为主，也可以是植物、腐败物品和某些水域等。土壤是微生物的汇集地，从土壤中几乎可以分离到任何所需的微生物，故土壤往往是首选的采集目标。微生物的营养需求和代谢类型与生长环境有很大关系。富集培养由于采集样品中各种微生物数量有很大差异，若估计到要分离的菌种数量不多时，就要人为增加分离的概率，增加该菌种的数量，称为富集培养。纯种培养尽管通过增长培养的效果很好，但是得到的微生物还是处于混杂状态，因为样品中本身含有许多种类的微生物。所以，为了取得所需的微生物纯种，增殖培养后必须进行分离。平板分离法由接种环以无菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少，并逐步分散开来。如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。分离方法有三种：即划线分离法、稀释法和组织分离法。稀释分离法在溶液中再加入溶剂使溶液的浓度变小。亦指加溶剂于溶液中以减小溶液浓度的过程。浓溶液的质量×浓溶液的质量分数=稀溶液的质量×稀溶液的质量分数生产能力考察初筛一般通过平板稀释法获得单个菌落，然后对各个菌落进行有关性状的初步测定，从中选出具有优良性状的菌落。例如，对抗生素产生

微生物育种复习题(答案)

微生物育种学复习题题型包括填空、选择、名词解释、简答题、问答题名词解释转换: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。它是细菌之间传递遗传物质的方式之一。其具体含义是指一个细胞的DNA或RNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。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。常规转染技术可分为瞬时转染和稳定转染（永久转染）两大类。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。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（及各种类培养基概念）：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（氨基酸、维生素、核酸等）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。光修复（又称光复活作用）：细菌经波长220~300nm的紫外线照射后，接着经波长310~460nm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

微生物的诱变育种

微生物的诱变育种作者：佚名来源：生物秀时间：2008-4-18 实验仪器大全实验试剂大全一、实验目的和内容目的：以紫外线诱变获得用于酱油生产的高产蛋白酶菌株为例，学习微生物诱变育种的基本操作方法。内容：1．对米曲霉(Aspergills oryzae )出发菌株进行处理，制备孢子悬液。 2．用紫外线进行诱变处理。 3．用平板透明圈法进行两次初筛。 4．用摇瓶法进行复筛及酶活性测定。二、实验材料和用具米曲霉斜面菌种；豆饼斜面培养基、酪素培养基、蒸馏水、0.5%酪蛋白；三角瓶(300mL、500mL)、试管、培养皿(9cm)、恒温摇床、恒温培养箱、紫外照射箱、磁力搅拌器、脱脂棉、无菌漏斗、玻璃珠、移液管、涂布器、酒精灯。三、操作步骤 (一)出发菌株的选择及菌悬液制备 1．出发菌株的选择可直接选用生产酱油的米曲霉菌株，或选用高产蛋白酶的米曲霉菌株。2. 菌悬液制备取出发菌株转接至豆饼斜面培养基中，30℃培养3～5d 活化。然后孢子洗至装有1mL 0.lmol/L pH6.0 的无菌磷酸缓冲液的三角瓶中(内装玻璃珠，装量以大致铺满瓶底为宜)，30℃振荡30min，用垫有脱脂棉的灭菌漏斗过滤，制成把子悬液，调其浓度为106～108 个/mL，冷冻保藏备用。 (二)诱变处理用物理方法或化学方法，所用诱变剂种类及剂量的选择可视具体情况决定，有时还可采用复合处理，可获得更好的结果。本实验学习用紫外线照射的诱变方法。 1．紫外线处理打开紫外灯(30W)预热20min。取5mL 菌悬液放在无菌的培养皿(9cm)中，同时制作5 份。逐一操作，将培养皿平放在离紫外灯30cm(垂直距离)处的磁力搅拌器上，照射l min 后打开培养皿盖，开始照射，与照射处理开始的同时打开磁力搅拌器进行搅拌，即时计算时间，照射时间分别为15 s、30 s、l min、2 min、5 min。照射后，诱变菌液在黑暗冷冻中保存1～2h 然后在红灯下稀释涂菌进行初筛。 2．稀释菌悬液按10 倍稀释至10-6，从10-5和10-6中各取出0.lmL 加入到酪素培养基平板中(每个稀释度均做3 个重复)，然后涂菌并静置，待菌液渗入培养基后倒置，于30℃恒温培养2～3d。 (三)优良菌株的筛选 1. 初筛首先观察在菌落周围出现的透明圈大小，并测量其菌落直径与透明圈直径之比，选择其比值大且菌落直径也大的菌落40～50 个，作为复筛菌株。 2．平板复筛分别倒酪素培养基平板，在每个平皿的背面用红笔划线分区，从圆心划线至周边分成8 等份，1～7 份中点种初筛菌株，第8 份点种原始菌株，作为对照。培养48h 后即可见生长，若出现明显的透明圈，即可按初筛方法检测，获得数株二次优良菌株，进大摇瓶复筛阶段。3．摇瓶复筛将初筛出的菌株，接入米曲霉复筛培养基中进行培养，其方法是，称取麦秩85g，

工业微生物育种复习题

工业微生物育种知识点汇总 1.1工业微生物：包括所有工业上应用的微生物，还包括一些工业生产中必须处理的杂菌。包括细菌、放线菌、单细胞藻类、酵母菌和其他真菌，以及通过各种人工手段改建的新细胞和动、植物的细胞培养物。 1.2 工业微生物育种学：运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造，去除不良性质，增加有益新性状，以提高产品的产量和质量 1.3 工业微生物育种的目的: 消除不好的品性;加强好的品性;引入全新的特性. 1.4 工业微生物育种方法：自然界中筛选分离；诱变育种；基因重组育种；重组DNA技术。 1.5 Industrial microbial breeding science 工业微生物育种学 2.1 基因型：由遗传信息组成，编码微生物的所有特性。基因型代表潜在的特性，但并不是特性本身。 2.2 表现型：指一些实际的、已表达的特性 2.3 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA 或RNA的过程 2.4 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。 2.5 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。 2.6 逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。 2.7 野生型：从自然界分离到的任何微生物在其发生突变前的原始菌株。 2.8 突变：指生物体的表型突然发生的可遗传的变化。而基因突变是在细胞学上看不到遗传物质的变化。 2.9 转化：受体菌在自然或在人工技术作用下直接摄取来自供体菌的游离DNA片段，并把它整合到自己的基因中，而获得部分新的遗传性状的基因转移的过程。 2.10 转导：是以噬菌体为媒介将外源DNA片段携带到受体细胞中，通过交换和整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象。 2.11 接合：在原核细胞中，细菌的接合是指细胞与细胞的相接触，遗传信息从供体细胞中转移到受体细胞中的过程。在真核细胞中，接合是指单倍体的配子融合成双倍体合子的过程。 2.12 DNA的复制过程中，一个亲本双链DNA分子被转换成两个相同的子链DNA 分子。其复制的关键是DNA碱基序列的互补结构。 2.13 转录过程：起始位点的识别；转录起始；链的延伸；转录终止；转录后加工 2.14 蛋白质合成的过程：肽链合成的起始；肽链合成的延伸；肽链合成的终止与释放；合成多肽的输送和加工；蛋白质分子的折叠 2.15 诱变剂;凡能提高基因突变频率的因素.①有化学诱变剂（碱基类似物诱变剂，例如：5-BU 2-AP等；与碱基起化学反应的诱变剂，例如：亚硝酸各种烷化剂等；嵌入诱变剂，例如：原黄素，吖叮黄）②物理诱变剂（辐射和热，例如：紫外线快中子等）③生物诱变剂（转座因子）

工业微生物育种复习题解析

第一章绪论 1.什么是工业微生物？作为工业微生物应具备哪些特征？答：工业微生物：对自然环境中的微生物经过改造，用于发酵工业生产的微生物。具备特征：(1)菌种要纯 (2)遗传稳定且对诱变剂敏感 (3)成长快，易繁殖 (4)抗杂菌和噬菌体的能力强 (5)生产目的产物的时间短且产量高 (6)目的产物易分离提纯 2.工业微生物育种的基础是什么？答：工业微生物育种的基础是遗传和变异。 3.常用的工业微生物育种技术有哪些？答：常用技术：(1)自然选育【选择育种】 (2)诱变育种 (3)代谢控制育种 (4)杂交育种 (5)基因工程育种第二章微生物育种的遗传基础 1.基因突变的类型有哪些？答：有碱基突变，染色体畸变 2.叙述紫外线诱变的原理？答：原理：紫外线对微生物诱变作用，主要引起DNA的分子结构发生改变（同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体），从而引起菌体遗传性变异。 3.基因修复的种类有哪些？答：种类：(1)光复活修复 (2)切除修复 (3)重组修复 (4)SOS修复 4.真核微生物基因重组的方式有哪些？答：方式：(1)有性杂交(2)准性生殖(3)原生质体融合

第三章出发菌株的分离与筛选 1.什么是富集培养？答：富集培养：指在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，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的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境中的优势种，以利于分离到所需要的菌株。 2.哪些分离方法能达到“菌落纯”？哪些分离方法能达到“细胞纯（菌株纯）”？答：菌落纯：稀释分离法、划线法、组织法细胞纯：单细胞或单孢子的分离法 3.分离好氧微生物常用的方法有哪些？答：(1)稀释涂布法 (2)划线分离法 (3)平皿生化反应分离法 4.平皿生化反应分离法有哪些？分别用来筛选哪些菌？各自原理如何？答：(1)透明圈法原理：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊，能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小可以放映该菌株利用底物的能力。筛选：水解酶产生菌 (2)显色圈法原理：在底物平板中加入特定的指示剂或显色剂，根据颜色变化，将目的微生物快速分离出来。筛选：果胶酶产生菌、分离谷氨酸产生菌、分离解脂微生物、分离内肽酶产生菌 (3)生长圈法原理：将待测菌涂布于含高浓度的工程菌并缺少所需营养物的平板上进行培养，若某菌株能合成平板所需的营养物，在该菌株的菌落周围便会形成一个混浊的生长圈。筛选：氨基酸、核苷酸和维生素产生菌 (4)抑菌圈法原理：待筛选的菌株能分泌产生某些能抑制工具菌生长的物质，或能分泌某种酶并将无毒的物质水解成对工具菌有毒的物质，从而在该菌落周围形成工具菌不能生长的抑菌圈。筛选：抗生素产生菌

浙江大学工业微生物学2000真题

浙江大学2000年工业微生物考研试题一、是非题（共16分。只需注明 “ 对 ” 或 “ 错 ” ） ? 遗传型相同的个体在不同环境条件下会有不同的表现型。 EMP 和 HMP 代谢途径往往同时存在于同一种微生物的糖代谢中。如果碱基的置换，并不引起其编码的肽链结构的改变，那么，这种突变现象称为沉默突变。低剂量照射紫外线，对微生物几乎没有影响，但以超过某一阈值剂量的紫外线照射，则会导致微生物的基因突变。在宿主细胞内， DNA 病毒转录生成 mRNA ，然后以 mRNA 为模板翻译外壳蛋白、被膜蛋白及溶菌酶。总状毛霉和米根霉同属藻状菌纲。大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取。产子囊孢子的细胞一定是双倍体，而出芽生殖的细胞可以是双倍体，也可以是单倍体。 E.coli K12( l ) 表示一株带有 l 前噬菌体（ Prophage) 的大肠杆菌 K12 溶源菌株。因为不具吸收营养的功能，所以，将根霉的根称为“假根”。因为细菌是低等原核生物，所以，它没有有性繁殖，只具无性繁殖形式。与单独处理相比，诱变剂的复合处理虽然不能使微生物的总突变率增大，但能使正突变率大大提高。微生物系统分类单元从高到低依次为界、门、纲、科、目、属、种。在自然条件下，某些病毒DNA 侵染宿主细胞后，产生病毒后代的现象称为转染（transfect) 。一个操纵子中的结构基因通过转录、转译控制蛋白质的合成，而操纵基因和启动基因通过转录、转译控制结构基因的表达。蓝细菌是一类含有叶绿素 a 、具有放氧性光合作用的原核生物。二填充题（共 30分）：实验室常见的干热灭菌手段有 a 和 b 等。实验室常用的有机氮源有 a 和 b 等，无机氮源有 c 和 d 等。为节约成本，工厂中常用e 等作为有机氮源。细菌的个体形态主要有 a 、 b 和 c 等。细菌肽聚糖由 a 和 b 交替交联形成基本骨架，再由 c 交差相连，构成网状结构。 a 是芽孢所特有的化学物质。一般它随着芽孢的形成而形成，随芽孢的萌发而消失。微生物系统命名采用 a 法，即 b 加 c 。中体 (mesosome) 是 a 内陷而成的层状、管状或囊状结构。它主要功能 b 。鞭毛主要化学成分为 a ，鞭毛主要功能为 b 。荚膜的主要化学成分有 a 和 b 等，常采用 c 方法进行荚膜染色。霉菌细胞壁化学组成是 a 等；酵母菌细胞壁化学组成是 b 和 c 等。培养基按其制成后的物理状态可分为 a 、 b 和 c 。枝原体突出的形态特征是 a ，所以，它对青霉素不敏感。碳源对微生物的主要作用 a 。 Actinomycetes 是一类介于 a 和 b 之间，又更接近于 a 的原核微生物。它的菌丝因其形态和功能不同可分为 c 、 d 和 e 。霉菌的有性繁殖是通过形成 a 、 b 和 c 三类孢子而进行的。其过程都经历 d 、 e 、 f 三阶段。大多数霉菌是 g 倍体。

(整理)工业微生物育种复习资料.

第一章绪论一、微生物遗传育种对野生型菌株或低产菌株进行遗传操作和分离筛选，从大量突变体中筛选出性状优良的菌株，并对其发酵条件加以优化，得到适合发酵工业生产的优良菌种（产量、质量、新产物）。二、微生物遗传育种的具体目标: 1、提高产量生产效率和生产效益总是排在一切商业发酵首位的目标 2、提高产物的纯度，减少副如色素；提高有效产物组分 3、改变菌种形状，改善发酵过程，如改变和扩大菌种的原料结构；改善菌种生长速率；提高斜面孢子化程度；降低需氧量和能耗；耐不良环境；耐目的产物；改变细胞透性，提高产物分泌 4、遗传性状特别是生产性状稳定 5、改变生物合成途径，获得新产物三、优良发酵菌株应具备哪些特性 1、遗传稳定 2、易于培养：营养谱广、培养条件易达到 3、易于保存（如孢子丰富或产生休眠体） 4、种子生长旺盛 5、发酵周期短，产量高，产物单一 6、产物易于分离纯化第二章微生物遗传学基础一、名词解释：基因：遗传信息的基本单位。一般指位于染色体上编码一个特定功能产物（如蛋白质或RNA分子等）的一段核苷酸序列。转化：受体细胞直接吸收了来自供外源DNA片断，并把它整合到自己的基因组中，细胞部分遗传性状发生变化的现象叫转化。转导：外源遗传物质通过噬菌体的携带进入受体细胞，并与受体染色体发生基因重

组接合：供体菌通过性菌毛传递不同长度的单链DNA给受体菌，在后者细胞中发生交换、整合，从而使后者获得新的遗传性状的现象。菌种衰退：菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，称为菌种的衰退。二、突变型的种类：形态突变型、生化突变型、条件致死突变型、致死突变型、抗性突变型。三、试质粒的性质及其在基因工程中的应用性质：自我复制、拷贝数高、不相容性、转移性。第四章工业微生物诱变育种一、物理诱变剂基本作用过程物理过程：能量吸收和传递物理化学作用：分子激发化学过程：DNA断裂、碱基异构、碱基化学共价交联、碱基脱氨基等生物学过程：经过DNA修复、复制、细胞分裂、代谢，产生死亡、基因突变、染色体畸变、染色体倍性变化等，使细胞死亡或形成各种突变体二、紫外线的诱变机制 1、造成NDA断裂、与蛋白质交联、形成胸腺嘧啶二聚体 2、形成胸腺嘧啶二聚体是UV 引起突变的主要原因。形成于单链相邻TT间、或双链间 3、单链上出现TT二聚体，复制可能在此停止，或超越这一点继续复制，使子代DNA形成缺口，碱基错误插入该缺口，造成突变 4、双链间出现TT二聚体造成复制无法进行三、DNA中TT二聚体的修复方法 1、光复活：90％，可见光，在黑暗下TT与一种光激活酶结合成较稳定的复合物，但在可见光下这种酶吸收光能而解离，二聚体重新分解！！！紫外诱变时照射和分离均应在黑暗或红光下进行 1、切补修复：4种酶参与，识别、内切、外切、延伸、连接。紫外诱变照射后在冰

工业微生物育种

转谷氨酰胺酶生产菌株的诱变选育方案学生：摘要：通过诱变育种选育转谷氨酰胺酶工业生产菌株，使目的菌株产酶量高、酶活高、到达最大产酶量的时间短，生长周期、最适产酶温度等条件尽可能地符合工厂要求。关键字：筛选；工业菌株；诱变育种前言：工业微生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造, 去除不良性质, 增加有益新性状, 以提高产品的产量和质量的一种育种方法。工业微生物的育种技术已从常规的突变和筛选技术发展到基因诱变、基因重组和基因工程等, 育种技术的不断成熟, 大大提高了微生物的育种效果。微生物发酵要想取得优良成绩, 有赖于优良菌种的利用。从工业发酵的观点来看发酵菌种的优异生产性能等于经选育的、符合经济要求的优良遗传背景加上经人为精心设计的、优化的发酵环境。菌种选育的最终目标, 就是通过人工干预, 使选出的优良菌种在优化环境中尽可能表现出优异性状。菌种分离、筛选、改良是贯彻微生物发酵始终的工作。一．菌种选育的具体目标 (1) 提高产量。 (2) 提高产物的纯度。减少副产物; 提高有效组分;减少色素等杂质。 (3) 改变菌种性状。改善发酵过程, 包括: 改变和扩大菌种所利用的原料结构; 改善菌种生长速度; 提高斜面孢子化程度; 改善菌丝体形状, 采用菌球菌丝体发酵;少用消泡剂或使菌种耐合成消泡剂; 改善对氧的摄取条件, 降低需氧量及能耗; 耐不良环境: 抗噬菌体的侵染,耐高温、耐酸碱、耐自身所积累的代谢产物; 改善细胞透性, 提高产物的分泌能力等。 (4) 菌种的遗传性状。生产性状稳定。 (5) 改变生物合成途径。以获得新产品。二．获取优良菌种的有效途径广义上说, 菌种改良可描述为采用任何科学技术手段( 物理、化学、生物学、工程学方法以及它们的各种组合)处理微生物菌种, 从中分离得到能显示所要求表型的变异菌种。菌种改良的基本途径: 突变和选择; 基因重组( 遗传重组) 和基因工程( 遗传工程) MTG 生产菌株的诱变育种诱变的方式包括了各种物理射线、化学诱变剂以及生物方面的噬箘体等等。用得最多的是前两种，也有将几种方式混合使用的。国内的王璋教授还曾借助“神舟”4 号飞船搭载MTG 生产菌种在外太空进行诱变实验，取得不错的效果。

工业微生物学3章习题

工业微生物学3章 1、什么是营养物质？营养物质有哪些生理功能？营养指物体从外部环境摄取其生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的过程，这些能量和物质即为营养物质。营养物质的生理功能有：为生物提供必需的能量，结构合成物质，调节生物体的新陈代谢，为生物提供良好的生理环境。 4、什么是能源？试以能源为主，对微生物营养类型进行分类能源是指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。能源是指能为微生物的生命活动提供必需的能量来源的营养物质和辐射能。以能源，碳源不同可将微生物分成四大类: 7、什么是生长因子？它主要包括哪几类化合物？是否任何微生物都需要生长因子？如何才能满足微生物对生长因子的需求？生长因子：某些微生物不能从普通的碳源。氮源合成，而需要另处少量加入来满足生长需要的有机物质。主要包括：氨基酸，维生素，嘌呤和嘧啶及其衍生物、甾醇、胺类、C4～C6 的分枝或直链脂肪酸等。各种微生物所需的生长因子互不相同，有的需要多种，有的不需要，培养条件也会影响微生物对生长因子的需求。为了满足微生物对生长因子的需求，一般要在培养基本中添加少量的该种生长因子。 9、为什么实验室配制培养基时，一般采用蛋白胨而不是以蛋白质为氮源？为什么枯草杆菌能水原明胶，而大肠杆菌则不能？蛋白胨是水解产物，微生物可直接利用，另处蛋白胨比蛋白质更易保存，所以实验室一般用蛋白质胨作氮源。大肠杆菌是G+ 菌，它的细胞壁中含有脂多糖和外壁层，使蛋白分解酶无法穿过细胞壁，来到胞外水解明胶，而枯草杆菌是G-菌，情况相反，因而可以水解明胶。 13、什么是选择性培养基？它在工业微生物学工作中有何重要性？试举一例并分析其中的选择性原理。根据某种某类微生物的特殊营养要求，或对某些物理，化学条件的抗性而设计的培养基，称为选择性培养基，其重要性在于它可以使混合菌样中的劣势变成优势菌，从而提高该菌的筛选效率。例如，已知结晶紫可以抑制革兰氏阳性菌，那么，在革兰氏阳，阴性菌的混合培养物中加入结晶紫，即可使革兰氏阳性菌的生长受到抑制，而分离对象革兰氏阴性菌则可趁机大大增殖，在数量占据优势。 16、什么是微生物的最适生长温度？温度对同一微生物的生长速度，生长量代谢速度及各代谢产物的累积的影响不否相同？研究这一问题有何实践意义？最适生长温度是某微生物分裂代时最短成生长速率最高时的培养温度。同一微生物的不同生理过程有着不同的最适温度，温度对同一微生物的生长速度，生长量，代谢速度及各代谢产物的累积量的影响各不相同。研究这一问题，使我们能根据目标产物的情况，选择最适温度，以提高发酵生产效率。 19、 24、导酵母菌接种到含有葡萄糖和最低限度无机盐的培养液中，并分装到烧瓶A 和B 中，将烧瓶A 放在30 的好氧培养中，烧瓶B 放在30 的氧培养。问： A 哪个培养能获得更多的A TP ？A B 哪个培养能获得更多的酒精：B C 哪个培养中的细胞世代时间更短？A D 哪个培养能获得更多的细胞量？A E 哪个培养液的吸光更高？A 能源 CO2(自养型)------- 自养型有机碳化物-------光能异养型光：光能营养型化合物：化能营养型

工业微生物育种

工业微生物育种简介刘春波-12生工2-20120802224 摘要：本文综述了工业微生物遗传育种的历史地位，介绍了遗传育种的方法和机理，并对其前景进行了展望。微生物遗传育种，所谓微生物遗传育种，即菌种改良，是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造，去除不良性质，增加有益新性状，以提高产品的产量和质量的一种育种方法[1]，使我们获得所需要的高产、优质和低耗的菌种，其目的是改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。关键词：工业微生物；遗传育种；方法；机理工业微生物菌株选育在工业发酵中占有重要地位。用于工业生产的微生物菌种，最好具有以下特征：1.在遗传上必须是稳定的。2.易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体3.必须是纯种，不应带有其它杂菌及噬菌体。4.种子的生长必须旺盛、迅速。5.产生所需要的产物时间短。6.比较容易分离纯化。7.有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。8.能保持较长的良好经济能力。9.菌株对诱变处理较敏感，从而提高产量潜力高[2]。 1 历史地位菌种选育技术的广泛应用为我们提供了各种类型的突变菌株，使得在食品工业、医药、农业、环境保护、化工能源、矿产开发等领域产生众多新的产品，促使传统产业的技术改造和新型产业的产生，同时使诸如抗生素、有机酸、维生素、色素、生物碱、激素以及其它生物活性物质等产品的产量成倍甚至成千万倍地增长，并且产品的质量也不断的提高。与此同时链霉素、土霉素、金霉素和氯霉素等抗生素也大规模的生产起来；在代谢控制育种的推动下使得产氨基酸、核苷酸、有机酸等次生代谢产物的高产菌株大批投入生产；由基因工程构建的工程菌株使得微生物次生代谢产物生产能力迅速提高，而且生产出微生物本生不能生产的外源蛋白质，如胰岛素、生长激素、单克隆抗体和细胞因子等等。由此可见工业微生物遗传育种技术是工业发酵工程的核心技术，在其作用下人们获得了许多的高产优质菌株，为生产实践发展起了强大的推动作用。 2 机理及方法 2.1 自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。这类突变没有人工参与并非是没有原因的，一般认为自然突变有两种原因引起，即多因素低剂量效应和互变异构效应。所谓多因素低剂量效应，是指在自然环境中存在着低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量的诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等作用引起的突变。互变异构效应是指四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构，会引起碱基的错配[3]。自然突变可能会产生两种截然不同的结果，一种是菌种退化而导致目标产量或质量下降；另一种是对生产有益的突变。为了保证生产水平的稳定和提高，应经常地进行生产菌种自然选育，以淘汰退化的，选出优良的菌种。

菌种诱变方法

微生物诱变育种的方法摘要:介绍了几种常用的物理诱变和化学诱变育种方法的原理、特点以及成功案例等,为微生物诱变育种提供了一个总体的方法框架。关键词:诱变; 微生物育种微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏，甚至影响人们的日常生活质量，所以选育优质、高产的微生物菌株十分重要。微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。作为育种途径之一的诱变育种一直被广泛应用。目前，国内微生物育种界主要采用的仍是常规的物理及化学因子等诱变方法。 1 物理诱变 1.1紫外照射紫外线照射是常用的物理诱变方法之一，是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰260nm，因此在260nm的紫外辐射是最有效的致死剂。紫外辐射的作用已有多种解释，但比较确定的作用是使DNA分子形成嘧啶二聚体[1]。二聚体的形成会阻碍碱基间正常配对，所以可能导致突变甚至死亡[2]。马晓燕[3]等以紫外诱变原生质选育法筛选发酵乳清高产酒精菌株马克斯克鲁维酵母菌株ZR-20，比优化前的酒精产率提高10.5%，较出发菌株提高了68%。顾蕾[4]等通过紫外诱变红酵母ns-1原生质体，获得类胡萝卜素产量明显提高的突变株，其生物量、色素产量分别为6.15g/L、6.41mg/L，分别比原始菌株提高了67.6%、54.1%。紫外照射诱变操作简单，经济实惠，一般实验室条件都可以达到，且出现正突变的几率较高，酵母菌株的诱变大多采用这种方法。 1.2电离辐射 γ-射线是电离生物学上应用最广泛的电离射线之一，具有很高的能量，能产生电离作用，可直接或间接地改变DNA结构。其直接效应是可以氧化脱氧核糖的碱基，或者脱氧核糖的化学键和糖-磷酸相连接的化学键。其间接效应是能使

工业微生物育种诱变剂

第一章工业微生物育种诱变剂 1物理诱变剂的总类：物理辐射分为电离辐射和非电离辐射。包括紫外线、X射线、r射线。快中子。微波，超声波、电磁波、激光射线和宇宙线等。（X 射线、r射线属于电离辐射，紫外线属于非电离辐射） 2物理诱变剂对微生物的影响实质：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。 3辐射作用的时相阶段：物理阶段——直接作用DNA或作用于水物理化学阶段——激发和电离DNA分子或激发电离水分子化学阶段——产生生物自由基生物学阶段——分子发生变化，变异或死亡 4细菌中紫外线对DNA的影响：促使G:C A:T的转换； DNA链断裂，单链或双链；嘧啶或嘌呤被氧化脱去氨基；碱基分子结构中碳与碳之间的链断裂形成开环现象；辐射击中单个核苷酸后，使碱基或磷酸酯游离出来；交联作用 5辐射引起的生物学效应的影响因素：微生物的遗传背景；微生物的生理状态；可见光；细胞水分；温度；空气或氧气。 6紫外线的诱变机理及原因？机理：(1)DNA与蛋白质交联(2)胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用(3)DNA链断裂，形成嘧啶二聚体原因：形成嘧啶二聚体 7DNA损伤修复中光修复与暗修复的主要机理？光修复：嘧啶二聚体被一种光激活酶结合形成复合物，这种复合物在可见光下由于光激活酶获得光能而发生解离，从而使二聚体重新分解成单体。暗修复：嘧啶二聚体的5’端限制性内切酶和外切酶的作用下，造成单链断裂，接着在外切核酸酶的作用下，切除嘧啶二聚体。然后再DNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ的作用下，并以另一条完整的单链做模板合成正确的碱基对序列，最后由连接酶完成双链结构。 8紫外线有效波长（诱变）范围是：200~300nm 9紫外线的剂量以什么计算？绝对剂量：erg/mm2；相对剂量：照射时间、杀菌率表示 10紫外线诱变的步骤方法（以及应用，包括如何计数、致死率的计算）步骤：（1）出发菌株的选择将细菌斜面培养至对数期，霉菌或放线菌培养至孢子刚成熟（2）前培养培养基中可添加咖啡碱或异烟肼等抗修复物质。将菌体培养至最佳状态（对数期）。（3）制备菌悬液离心去除培养基，用生理盐水制备菌悬液，要求菌体浓度108，107， 106 mL-1等（4）紫外线照射紫外灯预热20min；避免光修复。（5）后培养将照射完毕的菌悬液加入到适合于正突变体增殖的培养基中，在适宜温度下培养1.5-2h。（6）稀释涂皿后培养结束后，从中取一定量培养物，经不同稀释，涂皿，并且以未经紫外线照射过的菌悬液做对照皿，培养后，挑取菌落，以待筛选。 11化学诱变剂的概念：一类能够对DNA起作用、引起遗传变异的化学物质。 12以5-BU为例，详述碱基类似物的诱变机理：（见书43页）答：诱变作用是取代核酸分子中碱基的位置，再通过DNA的复制，引起突变，因此，也叫掺入诱变剂。 1）争产掺入错误复制

工业微生物育种全解

1.工业微生物育种在发酵工业中的作用如何？其目的是什么？工业微生物育种建立在：（1）遗传和变异（微生物遗传学）的基础之上；（2）物理和化学诱变剂的发现和应用；（3）工业自动化（自动仪表装置和微机）。工业微生物育种在发酵工业中占有重要地位，是决定该发酵产品能否具有工业化价值及发酵过程成败与否的关键。 2.工业微生物发展经历了哪几个阶段？ 1)自然选育阶段 2)人工诱变选育阶段 3)杂交育种阶段 4)代谢控制育种阶段 5)基因工程育种阶段 3.工业微生物育种的核心指标有哪些？ 1)在遗传上必须是稳定的。稳定性。 2)易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体。 3)必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体。 4)种子的生长必须旺盛、迅速。 5)产生所需要的产物时间短。转化率。 6)比较容易分离提纯。 7)有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。 8)能保持较长的良好经济性能。产率。

9)菌株对诱变剂处理较敏感，从而可能选育出高产菌株。 10）在规定的时间内，菌株必须产生预期数量的目的产物，并保持相对地稳定。 4.革兰氏阳性和阴性菌的细胞壁结构有何差异？它们对溶菌酶和青霉素的敏感有何不同？ 5.缺壁细菌有哪些类型和异同？制备缺壁细菌主要有哪些途径？原生质体：G+菌经溶菌酶或青霉素处理；球状体：G-菌，残留部分细胞壁。是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。 L型细菌：自发突变形成细胞壁缺陷菌株； 6.原生质体制备时，为什么不同微生物要选择不同的酶？举例说明。酶在原生质体制备中主要用来酶解细胞壁的，不同的微生物其细胞壁成分及含量可能不同，所以要用不同的酶。酵母菌的细胞壁主要成分有葡聚糖、甘露聚糖蛋白质、几丁质。霉菌的细胞壁：主要成分是纤维素、几丁质、葡聚糖等。

工业微生物学教学大纲

课程名称：工业微生物学课程编码：04043100 英文名称：Industrial Microbiology 学时：54 学分：3 适用专业：生物工程，制药工程，食品科学与工程，生物技术，食品质量与安全课程类别：必修课程性质：学科基础课先修课程：生物化学教材：《微生物学》路福平等，中国轻工业出版社，2005 一、课程性质与任务工业微生物学是为生物工程、制药工程、食品科学与工程、食品质量与安全和生物技术专业开设的一门重要技术基础课。通过本课程的学习，要求学生掌握微生物的基本知识，包括微生物的形态、结构、营养、生长、环境因素对微生物的影响、菌种选育、菌种保藏以及新陈代谢和遗传变异等；了解微生物在生物界中的地位、在自然界中的分布与作用、特别是在食品、发酵与制药工业中的实际应用等，为其它专业课的学习奠定良好基础。虽然工业微生物学是我校生物工程，制药工程，食品科学与工程，食品质量与安全，生物技术专业重要的一门基础生物学课程，但因为学习时间有限，因而本课程不能详尽无遗地讲解微生物学的各个方面，在内容的选择和安排上要注意做到主次分明、概念清楚、由浅入深、理论联系实际，为提高教学质量与教学效果创造有利条件。二、课程教学的基本要求工业微生物学是生物工程、制药工程、食品科学与工程、食品质量与安全和生物技术专业的一门重要技术基础课，以阐述微生物的形态结构与功能、微生物的营养、环境因素对微生物生长的影响以及微生物的遗传育种为主，同时适当介绍微生物的生态学、微生物的分类以及传染与免疫等知识。考虑到学生已经在生物化学课中学过各种物质代谢的知识，所以在工业微生物学中不再讲解，只介绍微生物的产能方式如呼吸和发酵。通过本课程的学习，要求学生掌握微生物的基本知识，包括微生物的形态、结构、营养、生长、环境因素对微生物的影响、菌种选育、菌种保藏以及新陈代谢和遗传变异等；了解微生物在生物界中的地位，在自然界中的分布与作用，特别是在食品、发酵与制药工业中的实际应用等，为其它专业课的学习奠定良好基础。为适应相应专业的发展，还要求比较系统地掌握发酵专业中有关微生物的形态、生理、培养、鉴别、检出、筛选、保藏等方面的知识；了解微生物对营养物质的需要和营养物质在生命活动中的功能，具有选择与配制培养基的能力；掌握灭菌的原理与方法；了解环境因素与微生物生命活动的关系、了解微生物的生长发育、呼吸与发酵之间的关系、了解微生物在自然界中的分布及微生物间的相互关系和寻找新菌种的途径。通过对遗传变异知识的学习使学生具有分离、筛选和培育微生物新菌种的能力。三、课程内容及教学要求第一章绪论

工业微生物课后习题答案汇总教材

第一章绪论 4．什么是微生物？它主要包括哪些类群？答：微生物并不是生物分类学上的名词，他是包括所有形体微小的单细胞，或个体结构简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。它包括属于原核类的细菌（真细菌和古生菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体和衣原体，属于真核类的真菌（酵母菌，霉菌），原生动物和显微藻类；以及属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒，拟病毒和阮病毒）。 13．微生物有哪五大共性？其中最基本共性的是哪个？为什么？答：微生物五大共性分别是：(1)体积小，面积大；(2)吸收多，转化快；(3)生长旺，繁殖快；(4)适应强，易变异；(5)分布广，种类多。其中最基本的特性是体积小，面积大。微生物是一个突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，故而产生了其余四个共性。巨大的营养物质吸收面和代谢废物的排泄面使微生物具有了吸收多，转化快，生长旺，繁殖快的特点。环境信息的交换面使微生物具有适应强，易变异的特点。而正是因为微生物具有适应强，易变异的特点，才能使其分布广，种类多。第二章微生物的结构与分类 8．微生物学名的命名原则有哪些？“Bacillus subtilis (Ehrenberg)Cohn”的含义是什么？答：命名原则在书本32页最后1行到33页倒数第3行或课件第二章（1）的37-41张（二、微生物的命名）。含义是：芽孢杆菌属的一种 9.试绘出细菌的结构简图，注明其一般结构和特殊结构，以及它们的主要生理功能。答：细菌的结构简图（见图2.3.9）一般构造：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等，是所有细菌都有的构造。特殊构造：鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜和芽孢等，并非所有细菌都有的构造。细胞壁的功能：1、决定了革兰氏染色的性质；2、决定细菌的基本形态；3、决定细胞的抗膨压（保护细胞免受渗透压变化的破坏）4、决定对溶菌酶的敏感性；5、决定了对青霉素的抗性；6、为鞭毛运动提供支点；7、决定细胞的抗原性；8、决定细菌的毒性（致病性）细胞膜的功能：a控制细胞内外物质(营养物质和代谢废物)的运送、交换；b 维持细胞内正常渗透压的渗透屏障作用；c细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜物质等大分子的合成

微生物菌种选育方式(一)

微生物菌种选育方式(一) 关键词：地衣芽孢杆菌诺卡氏菌 ATCC 北京标准物质网微生物菌种选育技术在现代生物技术中具有十分重要的地位，经历了自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种和基因工程育种五个阶段，各个阶段并不孤立存在，而是相互交叉，相互联系的。新的育种技术的发展和应用促进了生产的发展。 1．自然选育随着微生物学的发展，特别是在发明微生物的纯培养技术之后，出现了微生物纯种的自然选育。以基因自发突变为基础选育优良性状菌株的这种方法，是最早应用微生物遗传学原理．进行育种实践的一个实例。由于微生物体内存在光复活、切补修复、重组修复、紧急呼救修复等修复机制以及DNA聚合酶的校正作用，使得自发突变几率极低，一般为10-6～10-10这样低的突变率导致自然选育耗时长、工作量大，影响了育种工作效率。在这种情况下，就出现了诱变育种技术。 2．诱变育种 1927年，Miller发现X射线能诱发果蝇基因突变。之后，人们发现其他一些因素也能诱发基因突变，并逐渐弄清了一些诱变发生的机理，为工业微生物诱变育种提供了前提条件。1941年，Beadle 和 Tatum 采用X射线和紫外线诱变红色面包霉，得到了各种代谢障碍的突变株。在这之后，诱变育种得到了极大发展。诱变育种是以诱变剂诱发微生物基因突变，通过筛选突变体，寻找正向突变菌株的一种诱变方法。诱变剂包括物理诱变剂、化学诱变剂和生物诱变剂。其中，物理诱变剂包括紫外线、X射线、射线、快中子等；化学诱变剂包括烷化剂(如甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝基乙基脲、乙烯亚胺及氮芥等)、天然碱基类似物、脱氨剂(如亚硝酸)、移码诱变剂、羟化剂和金属盐类(如氯化锂及硫酸锰等)；生物诱变剂包括噬菌体等。物理诱变剂因其价格经济，操作方便，所以应用最为广泛；化学诱变剂多是致癌剂，对人体及环境均有危害，使用时须谨慎；生物诱变剂应用面窄，其应用也受到限制。现今，诱变育种已取得了显著的成果，如青霉素生产菌的青霉素产量在40年内增加了近万倍，达到lO万u／ml左右；谷氨酸产生菌经紫外诱变处理，产酸率提高了3l％；用亚硝酸钠、紫外线等物化方法诱变产碱性蛋白酶的地衣芽

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