7第七章2节微生物的遗传变异.ppt

* * 第七章 微生物的生长和遗传变异第四节 遗传工程 基因工程 遗传工程及其在环境污染控制中的应用 * 一、基因工程（Genetic engineering） 20世纪50年代——遗传物质的研究 20世纪70年代——基因工程诞生 1. 定义： 用人为的方法把供体生物的DNA导入受体生物中，并在其中“安家落户”，进行正常的复制、表达，从而获新物种的一种育种技术。 是一种分子水平上的基因重组技术。 第四节 遗传工程 * ①用人为的方法，把供体生物的DNA大分子提取出来； ②在离体的条件下，用工具酶进行切割； ③之后把它与载体（vector）的DNA分子连接起来； ④然后与载体一起导入受体生物。 2. 步骤： 第四节 遗传工程 * 1目的基因的取得： 供体细胞中提取分离 合成 2载体的选择： 对载体的要求 具有自我复制能力； 能在受体细胞内大量增殖； 最好只有一个限制性内切酶的切口（使供体DNA接合在一定位置上）； 有一种选择性遗传标志，以便追踪。 常用载体：细菌质粒、噬菌体。 最常用：PBR322（抗四环素、青霉素性基因）。 表达抗药性可以用选择性培养基检出它们。 第四节 遗传工程 * 4重组载体引入受体细胞 最广泛被应用的是E.coli、Bacillus subtilis（枯草杆菌）。 引入方法 转化（质粒作载体） 病毒感染 E. coli 一般不发生转化，但发现CaCl2能促进E. coli对DNA的吸收。 3基因的体外重组 内切酶处理 载体形成缺口 目的基因的切断 两者混合在低温下（5～6°C）混合“退火”； 目的基因缝补上载体的缺口（动力:氢键作用而相互吸引并形成共价结合)。 第四节 遗传工程 * * 3. 基因工程在环境保护中的应用 获得能同时分解多种污染物的新型菌种。 超级细菌 耐汞质粒 降解染料质粒 工业上：高性能发酵微生物的育种、酶、抗生素的生产。 农业上： 固氮菌的基因转移到根系微生物或直接给植物； 把降解木质素分解酶的基因转移导酵母菌使之 能利用稻草、 枯杆等生产酒精； 改良农作物。 医疗上：遗传病的治疗等。 第四节 遗传工程 * 几点注意： 工程菌的成果只是一株带有新性状的“工程菌”，只有通过微 生物工程才能实现它的 经济与社会效益。 DNA供体主要来源于微生物。 基因工程菌存在的问题： 安全性 混合培养系中的生存性 降解能力的安定性 大规模培养技术 第四节 遗传工程 * 第七章 微生物的生长和遗传变异第五节 微生物的驯化与保藏 微生物的驯化 微生物的保藏与复壮 * 一、微生物的驯化 时间t 污染物浓度 污染物的生物降解曲线 （生物降解过程中污染物浓度随时间的变化） 微生物的“驯化”现象 “驯化”是获得高效微生物（群）的有效方法 第五节 微生物的驯化与保藏 * 1. 驯化的定义(Acclimation, adaptation) 一般：获得新的能力的过程 （新的分解能力、抗有毒物质能力） 狭义：获得新的降解能力的过程 使微生物接触待分解的化合物，给予适宜的营养和环境条件，进行培养。 驯化操作： 第五节 微生物的驯化与保藏 * 驯化周期（时间）： 时间t 污染物浓度 污染物降解曲线 建议：从驯化开始到降解能力达到最大时所需的时间。 驯化周期 一般指从驯化操作开始到获得新的降解能所需要的时间。 第五节 微生物的驯化与保藏 * 2. 驯化的机理 生物降解的必要条件： 有合成降解酶的基因 能合成降解酶 微生物浓度高、环境条件适宜 可能性 驯化：从不能满足以上三个条件，到满足三个条件的过程。 ∴驯化机理： ①获得所需的基因（变异、基因重组） ②降解酶的诱导或抑制作用的解除 ③降解微生物的的高浓度化（选择性繁殖） 本质驯化 表观驯化 第五节 微生物的驯化与保藏 * 1）新基因的获得： 突变：频率低10－6～10－8 无定向性 获得降解能力的几率很小 降解基因的传递：几率更小 水处理中一般发生驯化的现象很多，所以很难用“突变”来解释。 2）诱导酶的激活或抑制剂的解除 抑制系的解除一般只需要2～5分。 而驯化周期一般几天到几个月，很难全部用诱导酶解释 第五节 微生物的驯化与保藏 * 3）降解微生物的高浓度化 ∵基因突变不可能同时产生大量变异细胞 ∴微生物的高浓度化是重要的步骤 质粒的传递速度 供体浓度 D （douor）（g/l） 受体浓度 R （recipient）（g/l） 转移体浓度 T （transconjugant）（g/l） 接受质粒后的细胞（基因重组体） 质粒的传递（基因重组）：接合等 选择性繁殖 高浓度化的途径 第五节 微生物的驯化与保藏 *