微生物育種復習題答案

1、微生物育種學復習題題型包括填空、選擇、名詞解釋、簡答題、問答題名詞解釋轉(zhuǎn)換:嘌呤與嘌呤之間，嘧啶與嘧啶之間發(fā)生互換稱為轉(zhuǎn)換置換：在DNA鏈上的堿基序列中一個堿基被另一個堿基代替的現(xiàn)象稱為置換顛換：一個嘌呤替換另一個嘧啶或一個嘧啶替換另一個嘌呤的現(xiàn)象稱為顛換移碼突變：堿基序列中有一個或幾個堿基增加或減少而產(chǎn)生的變異。轉(zhuǎn)導：由噬菌體將一個細胞的基因傳遞給另一細胞的過程。它是細菌之間傳遞遺傳物質(zhì)的方式之一。其具體含義是指一個細胞的DNA或RNA通過病毒載體的感染轉(zhuǎn)移到另一個細胞中。轉(zhuǎn)染：指真核細胞由于外源DNA摻入而獲得新的遺傳標志的過程。常規(guī)轉(zhuǎn)染技術可分為瞬時轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染（永久轉(zhuǎn)染）兩大類。端粒

2、：是染色體末端的一個區(qū)域，該區(qū)域含有DNA重復序列，當體細胞衰老時，重復序列的數(shù)量將逐漸減少。異核體：兩株基因型不同的菌株菌絲體在培養(yǎng)過程中緊密接觸，接觸部分細胞壁溶解、聯(lián)結(jié)、融合、細胞質(zhì)交流，在共同的細胞質(zhì)里存在著兩個細胞核。準性生殖：兩個體細胞的核融合，及同源染色體的交換，直至基因重組，完成了和有性繁殖相似的繁殖過程。原生質(zhì)體：指在人為條件下，用溶菌酶除盡原有細胞壁或用青霉素抑制新生細胞壁合成后，所得到的僅有一層細胞膜包裹的圓球狀滲透敏感細胞。富集：某些物質(zhì)通過水、大氣和生物作用而在土壤或生物體內(nèi)顯著積累的作用。 基本培養(yǎng)基：僅能滿足微生物野生型菌株生長需要的培養(yǎng)基，含有一般微生物生長繁殖

3、所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基（及各種類培養(yǎng)基概念）：根據(jù)微生物的特殊營養(yǎng)需求或其對某些物理、化學因素的抗性而設計的培養(yǎng)基，用來將某種或某類微生物群體中分離出來，具有使混合菌樣中劣勢菌變?yōu)閮?yōu)勢菌的功能，廣泛用于菌種篩選等領域。完全培養(yǎng)基:凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株營養(yǎng)需要的天然或半組合培養(yǎng)基。補充培養(yǎng)基:凡只能滿足相應的營養(yǎng)缺陷型生長需要的組合培養(yǎng)基。富集培養(yǎng)：是在目的微生物含量較少時，根據(jù)微生物的生理特性設計一種選擇性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長條件，使目的微生物在最適環(huán)境下迅速生長繁殖，數(shù)量增加，由自然條件下的劣勢種變成人工環(huán)境下的優(yōu)勢種以利分離到所需要的菌株。營養(yǎng)缺陷型：野生型菌株經(jīng)過

4、人工誘變或自然突變失去合成某種營養(yǎng)（氨基酸、維生素、核酸等）的能力，只有在基本培養(yǎng)基中補充所缺乏的營養(yǎng)因子才能生長。光修復（又稱光復活作用）：細菌經(jīng)波長220300nm的紫外線照射后，接著經(jīng)波長310460nm的可見光照射，與不經(jīng)可見光照射的對照相比，其存活率大幅度提高，突變率相應下降，這種現(xiàn)象稱光復活。同工酶:催化同一個反應，但其分子結(jié)構(gòu)不同，即同工酶。酶合成的調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)酶的合成量進而調(diào)節(jié)代謝速度的調(diào)節(jié)機制，這是一種在基因水平上的代謝調(diào)節(jié)。代謝控制育種：通過定向選育某種特定的突變型，改變代謝通路、降低支路代謝終產(chǎn)物的產(chǎn)生或切斷支路代謝途徑及提高細胞膜的透性，以達到大量積累有益產(chǎn)物的目的。

5、末端產(chǎn)物阻遏：由某代謝途徑末端產(chǎn)物過量累積而引起的阻遏。組成型突變株：操縱基因或調(diào)節(jié)基因突變引起酶合成誘導機制失靈，菌株不經(jīng)誘導也能合成酶、或不受終產(chǎn)物阻遏的調(diào)節(jié)突變型。原生質(zhì)體再生育種：微生物制備原生質(zhì)體后直接再生，從再生的菌落中分離篩選變異菌株，最終得到優(yōu)良性狀提高的正變菌株?；蚬こ讨袠擞浻每股? 四環(huán)素、氨芐青霉素、卡那霉素、氯霉素各種反饋抑制的概念：1、（P162）直線式代謝途徑中的反饋抑制：終產(chǎn)物合成過多時可抑制途徑中第一個酶的活性，最終導致終產(chǎn)物合成停止。 （ 2、優(yōu)先合成：分支途徑中一個終產(chǎn)物優(yōu)先被合成，濃度過量后，抑制自身合成途徑，使代謝轉(zhuǎn)向合成另一個終產(chǎn)物。 3、協(xié)同反饋

6、抑制（多價反饋抑制、協(xié)作反饋抑制）：分支途徑中兩個或兩個以上的終產(chǎn)物單獨存在時不能抑制共同途徑中第一個酶，只有幾個終產(chǎn)物同時過量存在時，才能抑制此酶。 4、合作反饋抑制（增效反饋抑制）：分支途徑中末端產(chǎn)物單獨存在時仍有微弱的抑制作用，當幾個末端產(chǎn)物單獨存在時抑制作用增強。 5、累積反饋抑制：分支途徑中每一末端產(chǎn)物單獨存在時，只是部分地抑制共同途徑中的第一個酶。各個終產(chǎn)物的抑制作用互不影響，只有同時過量存在時，才使酶活力完全受到抑制，并且抑制的總百分數(shù)等于各單獨抑制的百分數(shù)的和。 6、同工酶：一個共同途徑的起始反應受兩個或兩個以上的酶所催化。 7、順序反饋抑制：分支途徑中幾個末端產(chǎn)物抑制分支點后

7、面第一個酶，使分支點產(chǎn)物積累。結(jié)果分支點產(chǎn)酶又反饋抑制了共同途徑中的第一個酶，最后使整個代謝途徑停止。）分支代謝途徑中的反饋抑制各種誘變劑種類及基本原理：1、 物理誘變劑：例如：電離輻射、電磁波、紫外線等。 原理：通常使用物理輻射中的各種射線，主要是由高能輻射導致生物系統(tǒng)損傷，繼而發(fā)生遺傳變異的一系列復雜的連鎖反應過程。電離輻射主要導致基因突變和染色體的畸變。非電離輻射主要導致形成嘧啶二聚體。2、 化學誘變劑：如藥品、農(nóng)藥、食品添加劑、調(diào)味品、化妝品、洗滌劑、塑料、著色劑、化肥、化纖等 原理：對DNA其作用，改變其結(jié)構(gòu)并引起遺傳變異。對基因的某部位發(fā)生作用。3、 生物誘變劑：如真菌的代謝產(chǎn)物、

8、病毒、寄生蟲等。原理:生物體內(nèi)還有一些內(nèi)源誘變劑，內(nèi)源誘變劑是在人體健康異常的情況下產(chǎn)生的，如遺傳因素、內(nèi)分泌紊亂。放線菌雜交方法：（一）混合培養(yǎng)法（二）玻璃紙法（三）平板雜交法突變表型的種類：（一）形態(tài)突變型：菌落形態(tài)，細胞形態(tài)，孢子數(shù)量、顏色。 （二）生化突變型：營養(yǎng)缺陷型、糖類分解發(fā)酵突變株、色素形成突變株、有益代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力突變株。 （三）條件致死突變型：溫敏突變型（熱敏感和冷敏感）。 （四）致死突變型：顯性致死和隱性致死。 （五）抗性突變型：抗藥突變、抗噬菌體突變、抗高溫突變、抗輻射突變。雜交育種的遺傳標記：1、營養(yǎng)缺陷型標記：可選單缺、雙缺或多缺型，通常用雙缺陷型標記； 2、抗性

9、標記：抗逆性（耐高溫、高鹽和高PH等）和抗藥性； 3、溫度敏感性標記：許可溫度下生長，非許可溫度下不生長； 4、其他性狀標記：孢子顏色、菌落形態(tài)結(jié)構(gòu)、色素等。制備原主質(zhì)體的各種酶：簡答題1. 工業(yè)微生物菌株應具備的基本要求有哪些（寫出6點以上即可）？a.在遺傳上必須是穩(wěn)定的。b.易于產(chǎn)生許多營養(yǎng)細胞、孢子或其它繁殖體。c.必須是純種，不應帶有其他雜菌及噬菌體。d.種子的生長必須旺盛、迅速。e.產(chǎn)生所需要的產(chǎn)物時間短。f.比較容易分離提純。g.有自身保護機制，抵抗雜菌污染能力強。h.能保持較長的良好經(jīng)濟性能。2. 原核微生物染色體結(jié)構(gòu)特點有哪些？a. 遺傳信息的連續(xù)性，共價、閉合、環(huán)狀b. 功能

10、相關的結(jié)構(gòu)基因組成操縱子c. 結(jié)構(gòu)基因單拷貝及rRNA多拷貝d. 基因的重復序列少而短3. 什么是表型延遲？導致表型延遲的原因是什么？表型延遲：是指微生物通過自發(fā)突變或人工誘變而產(chǎn)生新的基因型個體所表現(xiàn)出來的遺傳特性不能在當代出現(xiàn)，其表型的出現(xiàn)必須經(jīng)過2代以上的復制。導致表型延遲的原因：a.與誘變劑性質(zhì)和細胞壁結(jié)構(gòu)組成有關，有些誘變劑滲入細胞的速度相當慢。b.若突變發(fā)生在多核細胞中的某一個核，該細胞就成為雜核細胞了。如果該核突變的基因是唯一控制突變表型的基因，那么突變是隱性的，只有幾代繁殖分裂得到純的核突變細胞，才能出現(xiàn)由該基因控制的突變表型。C.原有基因產(chǎn)物在子細胞中的濃度隨著繁殖逐步稀釋到

11、最低限度后，突變表型才顯現(xiàn)。4. 舉例簡述顯色圈法篩選微生物菌種的原理和方法。直接用顯色劑或指示劑原理：對于一些不易產(chǎn)生透明圈產(chǎn)物的產(chǎn)生菌，可在底物平板中加入指示劑或顯色劑，使所需微生物能被快速鑒別出來。舉例：P675. 簡述透明圈法篩選微生物菌種的原理，并舉例。原理：在平板培養(yǎng)基中加入溶解性較差的底物，使培養(yǎng)基渾濁。能分解底物的微生物便會在菌落周圍產(chǎn)生透明圈，圈的大小初步反應該菌株利用底物的能力。該法在分離水解酶產(chǎn)生菌時采用較多，如脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、核酸酶6. 試述篩選營養(yǎng)缺陷型菌株的步驟以及它們的微生物育種中的應用。篩選步驟：a.營養(yǎng)缺陷型的誘發(fā)b淘汰野生型菌株c.營養(yǎng)缺陷型的檢出d

12、營養(yǎng)缺陷型的鑒定應用：a.工業(yè)育種：協(xié)助解除代謝反饋調(diào)控機制，從而達到大量積累產(chǎn)物的目的，如氨基酸的發(fā)酵。b.遺傳標記：菌種雜交、重組育種時作為遺傳標記。7. 簡述選育營養(yǎng)缺陷型突變株可改變細胞膜透性的類型以及能夠提高發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量的機理。類型：1、生物素缺陷型的突變株:w生物素作為催化脂肪酸生物合成最初反應的關鍵酶乙酰COA羧化酶的輔酶，參與脂肪酸的合成，進而影響磷脂的合成，最終改變細胞膜的結(jié)構(gòu)。2、油酸缺陷型的突變株:由于油酸缺陷型突變株切斷了油酸的后期合成，喪失了自身合成油酸的能力，必須由外界供給油酸才能生長，故油酸含量的多少，直接影響到磷脂合成量的多少盒細胞膜的通透性。3、甘油缺陷型的突

13、變株：甘油缺陷型的遺傳障礙是喪失a-磷酸甘油脫氫酶,所以不能合成a-磷酸甘油和磷酸，必須由外界供給甘油才能生長。機理：8. 反饋阻遏和反饋抑制的區(qū)別有哪些？反饋阻遏是對酶合成的阻遏，是基因轉(zhuǎn)錄水平上的代謝調(diào)節(jié)，效果不及反饋抑制那樣迅速。反饋抑制是通過調(diào)節(jié)變構(gòu)酶的活力得以實現(xiàn)，因為不涉及蛋白質(zhì)的而合成過程，調(diào)節(jié)的效果比較直接而快速。9. 微生物原生質(zhì)體育種主要包括哪4種方法，并對各方法做簡要解釋。a. 微生物原生質(zhì)體再生育種是微生物制備原生質(zhì)體后直接再生，從再生的菌落中分離篩選變異菌株，最終得到優(yōu)良性狀提高的正變菌株。b. 微生物原生質(zhì)體誘變育種是以微生物原生質(zhì)體為育種材料，采用物理或化學誘變劑

14、處理，然后分離到再生培養(yǎng)基中再生，并從再生菌落中篩選高產(chǎn)突變菌株。c. 微生物原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化育種整條染色體DNA或片段DNA轉(zhuǎn)化原生質(zhì)體以及質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化原生質(zhì)體的技術d. 微生物原生質(zhì)體融合育種遺傳性狀不同的兩個親株原生質(zhì)體融合10. 請解釋微生物原生質(zhì)體再生育種高正變率的原因。a. 原生質(zhì)體本身較為敏感，制備和再生過程中的各種化合物及環(huán)境中的物理因子對染色體或質(zhì)粒DNA都有一定誘變效應。b. 原生質(zhì)體再生本質(zhì)上是細胞壁重建和分裂能力恢復的過程，再生是細胞壁可能在組成與結(jié)構(gòu)上都發(fā)生變化，甚至于產(chǎn)生可遺傳的利于細胞代謝和產(chǎn)物外泌的變異。c. 常規(guī)誘變育種選用材料多為孢子，這些休眠體對誘變劑較為遲

15、鈍，獲得的大部分是負變菌株。而制備原生質(zhì)體的出發(fā)材料一般為對數(shù)生長期細胞，活力較強，對環(huán)境和誘變劑較為敏感，破壁與再生過程中又淘汰了大量弱勢菌株，能再生的菌株不論初級代謝與次級代謝過程均較活躍，故高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)正變菌株比例大；d. 原生質(zhì)體再生材料無需經(jīng)過遺傳標記，減少了對菌株的損失和優(yōu)良性狀的影響。11. 請寫出原生質(zhì)體融合育種的步驟。a. 出發(fā)親本菌株的篩選及單倍體分離b. 原生質(zhì)體融合常用培養(yǎng)基與溶液c. 原生質(zhì)體制備d. 原生質(zhì)體再生e. 原生質(zhì)體融合f. 融合重組體鑒定與遺傳分析12. 簡述基因工程的原理和基本步驟。原理：是用人為的方法將所需的某一供體生物的遺傳物質(zhì)DNA分子提取出來，在離

16、體條件下進行“切割”，獲得代表某一性狀的目的基因，把該目的基因與作為載體的DNA分子連接起來，然后導入某一受體細胞中，讓外來的目的基因在受體細胞中進行正常的復制和表達，從而獲得目的產(chǎn)物。步驟：1、目的基因的獲得（DNA片段的獲得） 2、載體的選擇與準備 3、重組體DNA（DNA片段和載體的連接） 4、外源DNA片段引入受體細胞基因克隆和基因文庫 5、目的基因的表達和重組體的篩選 13. 簡述菌種退化的原因及防止措施。原因：1、基因突變（基因突變導致菌種退化、質(zhì)粒脫落導致菌種退化）2、連續(xù)移代3、培養(yǎng)和保藏條件的影響防止措施：1、盡量減少傳代2、菌種經(jīng)常純化3、創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件4、用單核細胞移

17、植傳代5、采用有效的菌種保藏法問答題1.請敘述一下微生物的修復系統(tǒng)包括哪些，它們的存在對微生物有何意義？生物修復系統(tǒng)包括光修復和暗修復（復制前修復和復制后修復）1、光修復 2、切補修復 3、重組修復 4、SOS修復系統(tǒng) 5、DNA聚合酶的校正作用意義：繁衍微生物的后代，保證遺傳的穩(wěn)定性，修補DNA分子因突變造成的缺陷和損傷。2.紫外線對枯草芽孢桿菌誘變育種的基本原理、步驟和注意事項？基本原理：紫外線是一種罪常用的物理誘變因素，它的主要作用是使DNA雙鏈之間或同一條鏈上兩個相鄰的胸腺嘧啶間形成二聚體，阻礙雙鏈的分開，復制和堿基的正常配對，從而引起突變。步驟：1、菌懸液的制備 2、平板制作 3、紫

18、外線處理 4、稀釋 5、涂平板 6、培養(yǎng) 7、計數(shù) 8、觀察誘變效應注意事項：1、紫外線誘變時，一定要在紅光下進行，在暗環(huán)境下培養(yǎng)，避免光修復。2、紫外線誘變時，要打開皿蓋，紫外線穿透力差。3.闡述紫外線照射引起微生物突變的原理以及誘變的操作步驟和技術要點紫外線的誘變原理：紫外線會引起DNA與蛋白質(zhì)的交聯(lián)，胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用，DNA鏈的斷裂，嘧啶二聚體的形成（單鏈上相鄰兩個胸腺嘧啶之間或雙鏈相對應的兩個胸腺嘧啶之間）操作步驟：P38技術要點：4.營養(yǎng)缺陷型檢出有哪幾種常用方法？并闡述各自的原理如何? P124結(jié)合書本點植對照法： 影印法：將稀釋后的待測樣品涂布到完全培養(yǎng)基上，適宜條件培養(yǎng)

19、，等長出菌落之后用影印法將菌落轉(zhuǎn)印到基本培養(yǎng)基上，適宜條件培養(yǎng)，等菌落長出來之后，對比原來的培養(yǎng)基，原來有菌落而在基本培養(yǎng)基上沒有長出來的菌落是營養(yǎng)缺陷型。夾層法：先在培養(yǎng)皿底部倒入一層基本培養(yǎng)基，凝固后，倒入含有菌體細胞的基本培養(yǎng)基，待凝固后，繼續(xù)加第三層基本培養(yǎng)基。培養(yǎng)后平板上首先出現(xiàn)的菌落，為野生型菌落。此時在平皿底部做好顏色標記。接著加上一層完全培養(yǎng)基，經(jīng)培養(yǎng)，如果在基本培養(yǎng)基上不長而在完全培養(yǎng)基上生長的小型菌落，可能是營養(yǎng)缺陷型。限量補充培養(yǎng)法：5.在工業(yè)微生物菌種使用中，菌種發(fā)生退化的原因是什么？如何防止菌種的退化以及對菌種進行復壯。退化的原因：(一)基因突變 1、基因突變導致菌種

20、退化 （1）表型遲緩現(xiàn)象 （2）雙核或多核脫離現(xiàn)象 （3）非正倍體或部分雙倍體分離 2、質(zhì)粒脫落導致菌種退化 （二）連續(xù)移代 菌種移解代數(shù)越多，發(fā)生突變的概率就越高 （三）培養(yǎng)和保藏條件的影響 不良的培養(yǎng)條件，如培養(yǎng)基組成、PH值、通氣等和保藏條件如營養(yǎng)、培養(yǎng)基含水量、溫度、氧氣等，不僅會誘導低產(chǎn)基因型菌株的出現(xiàn)，而且會造成低產(chǎn)基因和高產(chǎn)基因細胞的數(shù)量比發(fā)生變化菌種退化的防治：1、盡量減少傳代 2、菌種經(jīng)常純化 （1）注重菌落的純化 （2）單細胞或單孢子的純化 3、創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件 4、用單細胞移植傳代 對于霉菌和放線菌，由于菌絲可能是多核的，所以盡可能用單核的孢子移接，如采用棉花團沾取孢子接種 5、采用有效的菌種保藏方法 （1）良好的保藏培養(yǎng)基 （2）良好的保藏的溫度條件復壯方法：1、純種分離 （1）菌落純 是只要求達到菌落純化的水平，通過稀釋平板法、劃線法、表面涂血法等常規(guī)操作法，該方法較為粗放，適用于菌退化不太嚴重的情況 （2）細胞純 采用單細胞或單孢子分離法，也可以二者結(jié)合，先用前一種方法獲得較純的菌種再采