普通微生物第八章微生物遗传概要.ppt

F质粒的接合 全基因组鸟枪测序(whole-genome shotgun sequencing) 1.克隆文库的构建 2.DNA片段自动测序 3.计算机拼接 4.缺口(gap)的填补 基因组序列测定的意义 通过对病原微生物基因组序列的分析，可以使我们更好地了解其致病机制及其与宿主相互关系，发展特异、灵敏的诊断、分型技术；并对新药物的临床筛选和设计具有指导意义 提供新药靶 微生物作为一种结构简单的模式生物，其基因组信息也将有利于人类基因组计划的完成 不同细菌基因组的比较研究对理解进化、遗传调节和基因组组织结构，发现特殊基因以充分利用微生物资源具有重要意义 §6真核微生物的遗传学特性 一、酵母菌的接合型遗传 酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌 a和α接合型受MAT活性区的调控 酵母双倍体和单倍体的比较 比较项目 双倍体 单倍体 细胞 大，椭圆形 小，球形 菌落 大，形态均一 小，形态变化较大 液体培养 繁殖较快，较分散 繁殖较慢，聚集成团 产孢子培养基 形成子囊 不形成子囊 二、酵母菌的质粒 2μm质粒 闭环双链DNA，高拷贝 含600bp的反向重复序列 以A和B两种异构体形式存在 属隐蔽型质粒 三、酵母菌的线粒体 四、丝状真菌的准性生殖(parasexal reproduction) 不经过减数分裂就能导致基因重组的生殖过程 准性生殖与有性生殖的比较 比较项目 准性生殖 有性生殖 参与接合的亲本细胞 形态相同的体细胞 形态或生理上有分化的性细胞 独立生活的异核体阶段 有 无 接合后双倍体的细胞形态 与单倍体基本相同 与单倍体明显不同 双倍体变为单倍体的途径 有丝分裂 减数分裂 接合发生的概率 偶然发生，概率低 正常出现，概率高 §7 微生物育种(Breeding) 微生物育种的目的：人为使某种代谢产物过量积累，把生物合成的代谢途径朝我们希望的方向引导，或者促使细胞内发生基因重组以优化性状，实现人为控制微生物，获得我们所需要的高产、优质、低耗的生产菌种。 一、诱变育种 诱变育种的原则： 出发菌株优良 单细胞或单孢子悬液 选用简便有效的诱变方法及试剂（量） 充分利用复合处理的协同效应 设计（创新）高效的筛选方案 1.常用诱变剂的使用方法 紫外线 紫外灯预热20min；表面杀菌3~5min；紫外线照射一定时间；红光灯下取菌液做平板涂布；暗培养；再涂布。 5-BU 2.筛选策略 营养缺陷型突变株 AKase O 天冬氨酸 天冬氨酸磷酸 天冬氨酸半醛 O DDPSase 二氨吡啶二羧酸 赖氨酸 高丝氨酸 O-磷酸高丝氨酸 苏氨酸 异亮氨酸 反馈抑制 钝齿棒状杆菌L-赖氨酸生物合成途径及调节 抗阻遏和抗反馈突变型 结构类似物：一些和细菌体内氨基酸、嘌呤、维生素等代谢产物结构相似的物质 对氟苯丙氨酸—苯丙氨酸 筛选结构类似物抗性突变株 不能与阻遏蛋白或变构酶结合 3.抗性突变型 抗生素抗性突变型 氯霉素和棒杆菌素为结构类似物 抗氯霉素的解烃棒状菌(C.hydrocarbaclastus)的产量可提高4倍 枯草杆菌的衣霉素抗性突变株的α-淀粉酶的产量提高5倍—分泌机制改变 抗利福平的蜡状芽孢杆菌的无芽孢突变株β-淀粉酶的产量提高7倍—抗利福平突变株往往失去形成芽孢的能力而有利于β-淀粉酶的形成 条件抗性突变 乳糖发酵短杆菌2256的温度敏感突变株Ts88在30℃正常生长，40 ℃时死亡，但能在富含生物素的培养基中积累谷氨酸 二、体内基因重组育种 1.原生质体融合 原生质体融合操作示意图 2.杂交育种 酵母及其他真菌 三、DNA Shuffling技术 Stemmer于1994年提出，体外同源重组技术 原理是先将来源不同但功能相同的一组同源基因用DNA核酸酶Ⅰ消化产生随机小片段，而组成一个文库，使之互为引物和模板进行PCR扩增，当一个基因拷贝片段作为另一个基因拷贝的引物时，引起模板转换，发生重组，导入细胞内后，选择正突变体作新一轮的体外重组 DNaseⅠ消化 重新装配 选择正突变子 A B C D 重新循环 DNA Shuffling技术 1988年Andreas等用4个不同来源的先锋霉素基因混合进行DNA Shuffling，仅1个循环获得的该抗生素，最低抑制活性(MIC)就提高了270~540倍 通过育种等措施青霉素产量的提高比较 10月3日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把2005年诺贝尔生理学或医学奖授予澳大利亚科学家Barry J. Marshall和J. Robin Warren，以表彰他们发现了导致胃炎和胃溃疡的细菌-幽门螺杆菌。诺贝尔奖委员会在授奖词