第五章 微生物遺传变异与菌种选育.pptVIP

第五章 微生物遗传变异与菌种选育 西昌学院 轻化工程工学院 遗传：具有一定遗传型的个体在一定的培养条件下生长时，子代培养物会表现出与亲代培养物相同的特征，这就是遗传现象。 变异：当遗传型发生改变，也就是说当生物体内的遗传物质发生结构上的变化时，生物体就表现出变异现象。 第一节 遗传变异的物质基础 1.证明遗传物质的三个经典实验 转化实验－－－遗传物质是DNA; 噬菌体感染实验－－－证明DNA是遗传物质，且其中含有合成蛋白质的遗传信息; 植物病毒重建实验－－－遗传物质是RNA; 2.DNA的结构与复制 第二节 微生物的基因突变 广义的突变 染色体畸变 基因突变（狭义突变） 基因突变：由于DNA链中一对或少数几对碱基发生改变，而导致核苷酸序列突然发生稳定的、可遗传的变化。 1.突变类型 野生型菌株：具有天然的、非突变性状的微生物。 突变型菌株：发生了突变的微生物。 1.1按突变所带来的表型改变 形态突变型（如细菌的鞭毛、芽孢或荚膜的有无） 致死突变型（合成关键性酶的基因发生突变，表现出致死突变） 条件致死突变（如温度敏感型） 生化突变营养缺陷型（缺乏合成必须营养物质的突变型） 抗性突变型（对某种外界因素抗性提高） 1.2按突变的条件和原因 自发诱变 诱发突变 2.突变的特点 不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性 3.基因突变的机理与菌种的选育 碱基置换：由于某种化学诱变剂的作用，使DNA分子中一对碱基被另一对碱基所取代。 移码突变：指诱变剂使 DNA 分子中的一个或少数几个核苷酸的增添（插入）或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。 碱基置换 a.转换：DNA链中原有的一个嘧啶被另一个嘧啶所置换，或一个嘌呤被另一个嘌呤所置换； b.颠换： DNA链中原有的一个嘧啶被一个嘌呤所置换，或一个嘌呤被一个嘧啶所置换； 正常 DNA 链上的三联密码子 第三个密码子中增添一个碱基后的三联密码子 在第二个密码子上缺失一个碱基 A 后引起的变化 移码突变 3.1 诱发突变的机理 诱变剂：能显著提高突变的几率的物理或化学因子称为诱变剂。 诱变剂的种类很多，作用的方式也多种多样，但其最终都通过改变遗传物质的结构而导致突变的发生。诱变剂作用于微生物细胞后可产生不同的诱变效应，有些诱变剂能产生多种诱变效应。 3.2.1 辐射类诱变 很多波长较短地射线，如紫外线、x射线、γ射线以及快中子等都有强烈地诱变作用，其中最有效地是波长为260nm左右地紫外线。 紫外线作用于DNA引起结构的变化： DNA链的断链 DNA分子内和分子间产生交联作用 核酸和蛋白质产生交联作用 形成嘧啶水合物和嘧啶二聚体（链内或链间） 紫外线的主要作用是使同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体。 光复活作用 ：经紫外线照射后的微生物暴露于可见光下时，可明显的降低其死亡率的现象。 切割修复作用：不需要可见光的作用，可以修复因形成嘧啶二聚体或因碱基错配等引起的多种DNA损伤。 对紫外线诱变的修复： 3.2.2碱基类似物诱变剂 诱变物质通过代谢渗入到DNA分子中去间接地引起碱基对的转换。诱发这类变异的化学物质主要是一些碱基的类似物，例如5-BU。 3.2.2碱基类似物诱变剂(5-BU) A:T A:BUk (酮式) G:BUe(烯醇式) A:T A:BUk G:C G: BUe G:C G:C A:BU G:C A:T A:BU A:T A:T G:C A:T G:C 3.2.3 引起DNA碱基发生化学变化的诱变剂 直接与DNA分子中碱基发生化学反应，改变这些碱基的性状，使DNA在下一轮的复制中出现错误配对现象。例如:亚硝酸。 G:C G:U A:U A:U A:T C:H T:H T:A C:H C:G G:C G:C T:A T:A A:T C:G 3.2自发突变与自然选育 在没有人为因素参与的自然条件下，微生物细胞群体能以一定的频率（通常在10－4－10－11之间）产生随机突变体。 微生物自身代谢产物的诱变效应 互变异构效应 4.诱变育种 诱变育种：利用物理和化学诱变剂对微生物细胞群体进行适当的处理，使之发生基因突变，并用有效的方法从诱变后的群体中选出优良正突变体，这就是诱变育种。 4.1选择出发菌株 出发菌株指的是用于进行诱变育种的原始菌株。 从自然界中直接分离出的野生型菌株 生产中筛选出来的自然突变菌株 诱变处理过的突变菌株 4.2选择诱变剂与诱变剂量 通常诱变剂的选择：根据经验以及使用的方便与否来选择所使用的诱变剂。在辐射类诱变剂中