微生物的遗传变异和菌种选育课件

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1、第六章 灭菌与消毒 测试,1. 灭菌和消毒的过程中，我们常用改变温度灭菌和低温抑菌法，_；_；_；_和机械除菌法这六种方法。 2.使用物理方法灭菌消毒时，我们常用热力灭菌法进行，它包括_和_两种方法；而湿热灭菌的常用方法有_；_；_；_；_。 3.化学方法灭菌中，常用的消毒剂有哪十大类？ 4.在生物抗菌法中，我们主要使用（ ）和（ ）来达到抑制或杀灭有害微生物的目的。 以上4道题目，每题1分，作答时间10分钟。 不需要抄题，直接写题号和答案。 成绩计入平时成绩中（按两次作业分数，即4分计算）。,第七章 微生物的遗传变异和菌种选育,第一节 微生物的遗传和变异,几个基本问题，概念,1.什么是遗传？

2、 指微生物在一定条件下，其形态、结构、代谢、毒力及对药物的敏感性等都相对稳定，并可由亲代传给子代。保持种属稳定性 2. 什么是变异？ 指微生物在生长繁殖过程中，子代较之亲代在性状上发生某些变异。 变异导致微生物进化以适应新环境，也可使其产生变种和新种 3.研究遗传和变异的意义 微生物个体微小，遗传物质较为简单，易于人工培养，繁殖速度快，因而被用于研究生物遗传和变异规律的实验材料，在药学领域中有广泛应用。,一、遗传和变异的物质基础DNA/RNA,（一）基因和染色体 基因： 生物体内有自我复制能力的遗传功能单位，是具有特定核苷酸序 列的DNA片段 染色体 遗传信息的载体，由DNA、RNA和蛋白质构

3、成，其形态和 数目具有种系的特性。因细胞可被碱性染料着色，故名。 1.原核生物的染色体简单 2.真核生物的染色体复杂 （二）染色体外的遗传物质 1.质粒：微生物细胞内游离存在于细胞质活能整合入染色体的DNA分子。 2.附加体：能整合入染色体的质粒。 3.质粒的特性： （1）绝大多数质粒是闭环的双链DNA分子，相对分子质量约106-108 （2）能自主复制。复制时必须附着在细胞膜上，有特定的复制位点。 （3）质粒所携带的基因通常并非细胞生长所必须。 （4）质粒可以从一个细胞转移到另一个细胞。 （5）不相容性或相容性。 （6）质粒可以自行丢失或经人工处理而消除。,DNA的结构,常见的染色体形态,二

4、、微生物遗传变异的机理,（一）突变 突变： 由于遗传物质中核苷酸序列发生了稳定而可遗传的改变，导致微 生物的某些性状发生遗传性的变异。 突变 基因突变： DNA上某一点的遗传物质的改变，也称点突变 染色体畸变： DNA上大范围的损伤，包括染色体结构和数目 的改变 1.突变的主要特征 （1）稳定的可遗传性 （2）可逆性 （3）稀少性 （4）独立性 （5）自发性 （6）诱变性 （7）不对应性,2.诱变的机制 胞嘧啶（缩写作C）、鸟嘌呤（G）、腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T，DNA专有）和尿嘧啶（U，RNA专有） DNA： C,G,A,T; RNA: C,G,A,U （1）碱基对置换诱变剂使某个碱基发生

5、变化，因而引起DNA复制时，碱基配对发生错误 （2）移码突变 （3）染色体畸变 （4）紫外线的诱变机制 3.突变的类型 （1）高产突变株 （2）抗性突变株 （3）营养缺陷突变株医药工业中常用,（二）遗传物质的转移和重组 1.基因转移:遗传物质从供体菌（提供DNA的菌体）转移到受体菌（接受DNA的菌体）的过程 2.基因重组：来自不同亲代细胞的DNA分子通过重新组合，成为带有双亲遗传信息的新DNA分子的过程 3.转移方式 （1）接合直接接触 （2）转化裸露的DNA片段 （3）转导噬菌体作为媒介 （4）噬菌体转变噬菌体DNA整合 （5）细胞融合不同物种间,第七章 微生物的遗传变异和菌种选育,第二节

6、基因工程,一、基因工程所需的主要酶类及基本操作过程,（一）基因工程所需的主要酶类 1.限制性核酸内切酶 2.连接酶 3.其他 逆转录酶；DNA末端转移酶；各种单链核酸酶 （二）基因工程基本操作过程 1.目的基因的分离 2.载体 3.体外DNA重组 4.遗传转移 5.复制、表达和筛选,二、基因工程的应用,1生产基因工程药品 举例：胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等60多种 优点：高质量、低成本 2与农牧业、食品工业 （1）农业：培育高产、优质或具特殊用途的动植物新品种。 （2）畜牧养殖业：培育体型巨大（如超级小鼠、超级绵羊、超级鱼等）、品质优良（如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等）的转基

7、因动物；利用外源基因在哺乳动物体内的表达获得人类所需要的各种物质，如激素、抗体及酶类等。 3.疾病诊治、环境保护、能源开发、矿藏开采、化工、食品工业等都有一定成就,第七章 微生物的遗传变异和菌种选育,第三节 微生物的菌种选育,基本概念,1.什么是菌种选育？ 主要是应用微生物遗传变异的理论，在已经变异的微生物群体中选出人们所需要的良种。 2.菌种选育的目的？ 提高单位产量，改进品种质量，创造新品种。 3.菌种选育包括两方面：选种；育种 选种：从原有的微生物群体中选出性能优良的微生物个体 育种：采用自然或人工的方法，促使微生物变异以改造菌种 4.菌种选育的途径：自然选育；诱变育种；杂交育种,一、自

8、然选育,概念： 在自然条件下或生产过程中，利用菌种的自发突变而进行菌种筛 选的过程。 正向变异：在工业生产中，能够提高产量的变异 负向变异：导致菌种衰退和产量下降的变异 利用： 为使菌种生产能力稳定，用自然的方法纯化菌种，淘汰负向变异 菌株，保留正向变异菌株。,二、诱变育种微生物工业生产常用,概念：人工地利用物理化学或生物诱变剂促使微生物发生突变，再经过筛选，获得有益于生产的正向变异菌株。 优点：操作简便，所需时间短，突变频率高，变异幅度大 缺点：缺乏定向性,诱变育种的过程,（一）出发菌株的准备 出发菌株：用于有变育种的原始菌株 要求： 1.产孢子早而丰富，生产速度快，营养要求低 2.对诱变剂

9、比较敏感，能产生良好的诱变效应 3.出发菌株平均产量要求较高且稳定 4.菌株量较多 5.出发菌株应为纯种,（二）诱变 物理诱变剂紫外线、X射线、快中子等 化学诱变剂亚硝酸、羟胺、烷化剂等 影响诱变剂的因素：诱变剂类型、浓度、中止方法等,（三）筛选突变株 筛选营养缺陷性突变株 培养基： 基本培养基(MM)：能满足某一野生型活原养型菌株最低营养要求，不含有机氮的合成培养基 补充培养基(SM)：在基本培养基中加入某一种或几种补充的营养成分，以满足特定的营养缺陷性菌株生长的培养基 完全培养基(CM)：在培养基中加入含氨基酸、核苷酸、维生素等天然物质，以满足野生型和各种营养缺陷性菌株生长的培养基 筛选步

10、骤，过程： .诱变 .淘汰野生型菌丝过滤法，青霉素法 .营养缺陷性的检出逐个测定法；夹层培养法；影印接种法 .营养缺陷性的鉴定确定营养要求,青霉素法 适用于细菌，青霉素能抑制细菌细胞壁的生物合成，杀死正在繁殖的野生型细菌，但无法杀死正处于休止状态的营养缺陷型细菌。制霉菌素法则适合于真菌，制霉菌素可与真菌细胞膜上的甾醇作用，从而引起膜的损伤，也是只能杀死生长繁殖着的酵母菌或霉菌。在基本培养基中加入抗生素，野生型生长被杀死，营养缺陷型不能在基本培养基中生长而被保留下来。 菌丝过滤法 适用于进行丝状生长的真菌和放线菌。其原理是：在基本培养基中，野生型菌株的孢子能发芽成菌丝，而营养缺陷型的孢子则不能。

11、通过过滤就可除去大部分野生型，保留下营养缺陷型。 夹层培养法 先在培养皿底部倒一薄层不含菌的基本培养基，待凝，添加一层混有经诱变剂处理菌液的基本培养基，其上再浇一薄层不含菌的基本培养基，经培养后，对首次出现的菌落用记号笔一一标在皿底。然后再加一层完全培养基，培养后新出现的小菌落多数都是营养缺陷型突变株。 影印平板法 将诱变剂处理后的细胞群涂布在一完全培养基平板上，经培养长出许多菌落。用特殊工具“印章”把此平板上的全部菌落转印到另一基本培养基平板上。经培养后，比较前后两个平板上长出的菌落。如果发现在前一培养基平板上的某一部位长有菌落，而在后一平板上的相应部位却呈空白，说明这就是一个营养缺陷型突变

12、株。,三、杂交育种诱变法效果不明显时使用,杂交育种是以基因重组为基础，通过两个不同基因型的菌株吻合或接合 的方式，使遗传物质重新组合，从中分离和筛选出具有新性状菌株的一 种方式。 优点： 集中不同菌株的优良性状；扩大变异范围； 改变产品的质量与产量；创造新的品种 缺点： 操作复杂；周期较长,第七章 微生物的遗传变异和菌种选育,第四节 菌种的保藏和复壮,一、常用的菌种保藏法,（一）菌种保藏的目的，意义 尽量保持菌种的存活率，减少菌种变异，保持原种的优良性状，使其不衰退，不染杂菌。 （二）条件 .优良纯种，采用休眠体（如芽孢，孢子等） .创造有利于休眠的环境条件（如低温、赶早、缺氧、缺乏营养物质、

13、加保护剂等），以降低菌种代谢速度，进而使保存期延长 （三）常用方法 . 斜面低温保藏法简便，6个月左右 将生长适度的斜面培养物置于4的冰箱保藏。培养基的营养不得太丰富，含糖宜少。每保藏一段时期后需重新移种再行保藏,. 石蜡油保存法细菌，真菌，放线菌；1年左右 在已经适度生长的斜面培养物上，加入无菌的石蜡油，装量要高出 培养物表面1，然后直立保藏于4冰箱中或常温保藏。 不适用与以石蜡作为碳源的微生物。 . 沙土管保藏法常用于保存抗生素生产菌种；110年 砂土洗净烘干，过筛后按土壤性质，将砂与土按一定比例混合均匀， 分装于小试管中，装量约为试管容积1/7左右，1213高压灭菌三次，无菌试验合格后备

14、用。之后用无菌水将芽孢活孢子制成菌悬液，混入沙土管内，真空干燥。最后置于有干燥器的容器内，4冰箱中保存。,. 冷冻干燥保藏法细菌，真菌，放线菌和病毒；510年 用无菌的脱脂牛奶或血清等作为保护剂，保护剂使细胞在低温下不易受损。取以培养好的微生物混入保护剂，制成悬液，分装入安瓿，用低温酒精或干冰等（均在-30一下）使其迅速冻结，经冷冻干燥后真空熔封安瓿，4冰箱保存。 特点：存活率高，变异少；但是所需傻呗要求高，操作复杂，费用昂贵 . 超低温保藏法数年 以甘油。脱脂牛奶作为保护剂，制成菌悬液，保存于-70超低温冰箱或液氮（-196-156）中。 特点：简便，但需要特殊设备,二、菌种的衰退和复壮,衰退：菌种在长期保藏后出现不利性状的负向变异。 复壮：通过纯种分离等方法使菌种回复其原来的优良性能 复壮是在退化出现以后采用的被动措施；而通常我们应该在菌种的生产 性能尚未退化以前就经常有意识地进行纯种分离和生产性能的测定 （不断地进行正向变异筛选）；控制传代次数；创造良好的培养条件；采用合适的保藏方法来预防菌株衰退。,