微生物育复习题.doc

1、概述工业微生物育种方法 一、传统育种方法 （一）以基因突变为理论基础的育种方法： （1）诱变育种：是用人工诱变方法诱发微生物基因突变，通过随机筛选，从多种多样的突变体中筛选出产量高、性能优良的突变体，并找出突变体的最佳培养基和培养条件，使突变体在最适环境条件下大量合成目的产物。诱变、筛选和改变环境因素是诱变育种的3个重要环节。 （2）推理育种：是根据微生物代谢产物的生物合成途径和代谢调节机制，选择巧妙的技术路线，通过人工诱发突变的技术获得改变微生物正常代谢调节的突变株，从而人为地使目的产物选择性地大量合成和积累。特点：打破了微生物代谢调节机制这一限制目的产物大量积累的天然屏障；优点：定向、工作量适中、效率高。 （二）以基因重组为理论基础的育种方法： 杂交育种：通过微生物杂交将不同菌株的遗传物质进行转移、交换、重组，使不同菌株的优良特性集中于一个重组体中。可以扩大变异范围、改变产品的产量和质量，甚至创造出新产品。包括常规杂交育种，原生质体融合，转导育种，转化育种等。 二、微生物分子育种技术 （一）重组DNA技术：也称基因克隆，是将一个含目的基因的DNA片段经体外操作与载体连接，并转入到受体细胞，使之在受体细胞内扩增、表达的操作过程。 操作过程通常包括以下步骤:①含目的基因的DNA片段的分离与制备；②载体的构建；③含目的基因的DNA片段与载体相连接；④将重组分子送入受体细胞，并在其中复制、扩增；⑤筛选带有重组DNA分子的转化细胞；⑥鉴定外源基因的表达产物。 重组DNA技术实施的4个必要条件：工具酶，基因，载体和受体细胞。 （二）定向进化：是指在试管中进行的“分子进化”，即在实验室人工控制的条件下模拟和加速生物分子向特定目标进化的过程。其对象可以是蛋白质或多肽，也可以是核酸和其他大分子，甚至是一些生物体中的小分子。通过人工合成或借助于重组DNA技术，人为地制造大量的变异体，然后按照特定的需要和目的，给予选择压力；或通过高通量筛选技术，将满足特定目的的分子筛选出来。其过程包括构建文库和筛选两部分。 （三）基因组重排：该技术可看成是一种细胞水平的体内定向进化技术，可用来改造细菌的基因组，实现表型的改良。经典杂交技术在每一代只有两个亲本进行重组，而重排技术则具有多亲本杂交的优势，对细菌群体进行重复的基因组重排可以有效构建新菌株的组合文库。 （四）代谢工程：利用DNA重组技术修饰细胞中特定生物化学反应（代谢途径）或引入新的生物化学反应，以提高特定代谢物的产量或改善细胞的其他性能的学科。 应用领域主要有：①提高细胞已有的化学物质的产量；②产生宿主细胞本身不能合成的新物质；③扩展细胞的底物使用范围；④形成降解毒性物质的新催化活性；⑤修饰细胞的其他生物学特性。 采取的策略主要有：①在现存途径中提高目标产物的代谢流；②在现存途径中改变其物质流的性质；③利用已有途径构建新的代谢旁路。 2、你认为与工业微生物育种有关的最重要发现或发明有哪些？为什么？ （1）1684年，列文虎克发现细菌：只有发现了微生物的存在，才能有后来的一系列研究和发现，为其提供进一步研究的前提和基础条件 （2）1881年，科赫研究纯培养细菌的方法：纯培养方法的建立，使需要的目的菌株能从混杂的微生物中分离出来，为对其进行专一的研究提供了方便，并且为纯种发酵提供了理论依据。以纯培养的方式分离出能制造有用物质的细菌和真菌，才开始有可能选出适用于特定需要的菌株，这是对微生物控制及改良的起步。 （3）1929年，弗莱明发现青霉素：青霉素的发现及其大容量的市场需求促进了相应发酵行业多方面的发展，也促使人们对发酵机理进行更多的研究，并不断选育更优良的生产菌株，促使工业育种的发展 （4）1940年，发现红色脉孢菌的突变，及1943年细菌的突变：突变的发现，促进了以后对微生物突变机制的研究，为遗传物质的发现提供了起点，也为诱变育种提供了事实材料和理论基础 （5）1944年，证明DNA是遗传物质：发现DNA是遗传物质，是遗传学里的一项重大突破，为后来的诱变育种、基因重组育种、基因工程等准备了理论基础 （6）1953年，沃森和克里克发现了基因的结构：基因结构的发现，不但使人们清楚了基因的结构，促进了遗传学的发展，也为在分子水平上改造微生物的遗传物质以获得具有优良生产性能的菌株提供了条件，试可行的基因改造成为可能 （7）1977年DNA序列分析，及1988年PCR反应：DNA序列分析和 PCR反应，为分子水平上进行研究和育种工作提供了方便有效的实用方法和手段 （8）1995年细菌基因组的完整序列，及1999年百余种微生物基因组序列的测定：为我们进行微生物遗传物质和机理的研究提供了丰富的材料和数据，为重组和基因工程育种提供了更多知识背景和研究素材，促进新的育种方法的开发 3、 名词解释：染色体、基因、