第七章微生物的遗传变异和菌种选育课件.ppt

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？指微生物在一定条件下，其形态

2、、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

3、，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、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

4、，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

5、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 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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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。通过过滤就可除去大部分野生型，保留下营养缺陷型。l 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。l 影

11、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

12、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、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

13、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。