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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 微生物遗传育种学问点第一章绪论 第一节工业微生物菌种 定义：利用微生物特定代谢过程,规模化加工或转化特定底物或环境物料的微 生物菌株；意义：工业微生物学的核心讨论内容；好的菌种,可以带动一个产业；是讨论 生命现象的重要模式生物；其次节微生物育种的遗传学基础 1、遗传：指亲代的性状在子代表现的现象；2、变异：指同种生物世代之间或同代不同个体之间的性状的差异；3、遗传与变异是生物界的共同特点,它们之间是辩证统一的；2.1 经典遗传学简述 一、分别定律 1、概念：（1）基因型：生物体全部遗传因子的总称；（2）表型：生物体表现出 来的性状的总和； （3
2、）杂交、亲本 P 、子一代 F1 、子二代 F2 、相对性状、显 性、隐性；2、Mendel：单因子杂交试验；3、分别定律内容： 掌握一对相对性状的等位基因在形成配子时彼此分别,每个 配子只能获得一个等位基因；4、分别定律的染色体基础：位于同源染色体上的一对等位基因在减数分裂时随 同源染色体分别而发生分别；-遗传学其次定律 二、自由组合定律 1、两对因子的杂交试验,当考察性状为 n 成对因子：基因型：3n 种,分布为（1：2：1）n 的绽开,表现型：2n 种,分布为（ 3： 1）n 的绽开；不同对的因 2、一个基因的等位基因的分别独立于其它基因的等位基因的分别,换的发生；2.2 遗传的物质基础
3、一、遗传物质化学本质的确证1、肺炎链球菌转化试验：体内转化试验DNA是遗传物质的证明；转化：一个品系的生物吸取了来自另一品系生物的遗传物质,从而获得后一品系的某些遗传性状的现象；2、噬菌体感染试验,结论：DNA是遗传物质；3、病毒的拆分和重建试验,结论：HR病毒的遗传物质是 RNA；结论：生物的遗传物质的化学本质是核酸,在绝大多数生物中是 DNA,在少数病毒中是 RNA；二、染色体存在于真核生物细胞核内,由DNA、蛋白质及少量RNA组成的嗜碱性丝状或杆状小体；1、化学组成： 1/3DNA,1/3 组蛋白, 1/3 非组蛋白及少量 RNA和磷脂；（1）DNA：携带传递遗传信息,染色体的功能表达者
4、；（2）组蛋白：染色体中与 DNA联结的碱性蛋白质, 是染色体主要的结构蛋白；近乎全部的染色体中都含有 5 种组蛋白,除 H1 外,无种或组织特异性； （3）非组蛋白：染色体中除组蛋白外的其他蛋白,其种类比组蛋白复杂得多,具种和组织特异性；2、染色体的结构： 染色体基本结构单位为核小体,核小体连接成染色质丝,经卷曲形成螺线管,（中期）后者进一步卷曲成超粗纤维,再进一步浓缩即为染色体；高度浓缩的染色体长度只有DNA双螺旋的 1/104左右；3、染色体的特点：（1）各条染色体的长度、 着丝粒位置, 随体及次级溢痕数目、大小、位置各不相同； （2）不同生物染色体数目不同；（3）细菌等原核生物细胞中不
5、存在形状与结构上的染色体,只有 DNA长链分三、 DNA（ATGC）, 双螺旋线性结构；1、线性的碱基序列供应了真实的遗传信息；DNA互补结构使得细胞分裂过程中的精确复制和传递；子在形成配子时自由组合；自2、微生物遗传物质存在状态；真核生物：（1）染色体 DNA（2）染色体外 DNA-3、染色体基础：非等位基因位于不同的染色体上,在减数分裂时独立分别,质粒 DNA及细胞器DNA、部分生物染色体DNA；原核生物： （1）染色体DNA（2）由组合；质粒 DNA 三、连锁与交换定律四、基因1、连锁： 位于同一染色体上的基因伴同遗传的现象；交换：由于同源染色体相1、孟德尔“ 遗传因子” 生物性状遗传的
6、符号；互之间发生交换而使原先在同一染色体上的基因不再伴同遗传的现象；2、基因位于染色体上的遗传功能单位；2、染色体基础：连锁：受考察两基因间未发生断裂再接；交换：受考察两基因（1）等位基因： 一对同源染色体同一基因座上的一对基因；等位基因之间存在间发生了断裂再接；相互作用显隐性关系；一个二倍体细胞中等位基因的关系：（1）完全显性：3、生物学意义： （1）连锁：保持物种遗传稳固性；交换：造成生物的多样性,一个等位基因的功能已足够使某个性状表现；（2）不完全显性：当性状的表现对通过自然选择而使强者生存；（2）微生物中：连锁可保持高产菌种的稳固性,交等位基因的功能有数量上的要求；（3）共显性：杂合子
7、同时表现出双亲的特性；换有利于高产菌种的选育；（ 3）生产菌株：多利用无性繁衍而扩大培育,防止交（2）野生型和突变型；野生型； 突变型最常见的是等位基因丢失功能,野名师归纳总结 第 1 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 生型对突变型而言是显性的；特殊情形：突变型等位基因是获得功能型,产生的 翻译的起始、延长、终止；蛋白给予生物体以新的性状,突变型是显性的；*第四节基因表达规章（3）非等位基因； 非等位基因： 位于同一染色体的不同基因座,或位于不同1、进化过程中,环境应答和适应机制；染色体上的基因；非等位基因之间也存在相互作用；2、基因表
8、达：复制、转录、翻译；3. 顺反子一个基因一条多肽；顺反子概念把基因详细化为 DNA分子的一 3、调控：主要是转录水平上,翻译水平上较少；段序列负责传递遗传信息打算一条多肽链的完整的功能单位又是可分的,组成顺 4、诱导与阻遏：基因掌握机理如诱导和阻遏,都是由 mRNA的转录调剂和随反子的核苷酸可以独自发生突变或重组；后的酶的合成调剂完成；阻遏：最终产物过量引起反馈抑制；诱导：启动转录基4、操纵子遗传信息传递和表达调控的统一体；操纵子是指操纵基因与由 因的过程,引起基因开头转录的物质称为诱导物；它操纵的几个结构基因连锁；并由一个启动子 （转录成为一个 mRNA分子, 并进一 5、乳糖操纵子步翻译
9、成几种蛋白质）这样的 DNA序列结构；O（操纵基因） ；lacZ ,Y,A；lacI 已成为基因工程的重要工具；5、外显子和内含子基因结构是断裂的；（1）lac 启动子突变或 lacI 突变,掌握表达；6、重叠基因基因不是一个个分别的实体；有两个基因在编码生成蛋白质（2）蓝- 白选择, IPTGXgal - 半乳糖苷酶水解产蓝色 操纵子正调控、 负时,是从同一个起点开头的；两个基因共有一段重叠的核苷酸序列；调控；7、可动基因或转座元件基因并不是固定在染色体的一个位置上的；（1）定义：操纵子的调控,在没有调剂蛋白的存在下,对加入的调剂蛋白的应答有些基因在染色体上的位置是可移动的；（2）微生物中的
10、转座因子； （3）细菌转 反应来确定； 加入调剂蛋白, 基因表达被关闭-负调控；阻遏蛋白； 加入调剂蛋白,座因子：插入序列、转座子、接合型转座子、温顺性噬菌体完整；基因由关闭变表达- 正调控；无辅基诱导蛋白；第三节 DNA复制转录翻译 6、操纵子学说：发觉调剂基因不变,这种突变型的表型却是组成型,提出乳复制：通过复制,遗传信息能够在细胞带间传递,同时是转录翻译的前奏；糖操纵子；定义：基因表达单位,包括结构基因和掌握结构基因表达元件；操纵转录：在一个 DNA模板上合成一个与之互补的 RNA链, mRNA,rRNA,tRNA；子- 转录单位；顺反子- 多顺反子；翻译：是蛋白质生物合成过程中的第一步
11、；翻译是依据中心法就,将成熟的 *第五节微生物遗传育种技术mRNA解码,并生成对应的特定氨基酸序列的过程；1、定义： 通常须转变其遗传信息,以弱化或排除不好的性状,加强好的特点3.1DNA 复制 或引入全新的特性；1、DNA的半保留复制模型；2、DNA的二向复制模型 模型 ；3、DNA的滚 2、诱变育种：自发突变,劳动密集型；环复制模型；3、基因重组：遗传物质交换,“ 杂交” ,效率较高,仍属于传统育种；3.2 转录 4、重组 DNA：基因工程手段,快,OMG,代谢工程；1、转录的起始： （ 1）全酶与模板的 DNA接触,生成非专一的 , 不稳固的复合 工业微生物菌种的选育,不仅可提高目的物的
12、产量,使目的物产量上百上千物在模板上移动； （2）起始识别：全酶与-35 序列结合,产生封闭的酶- 启动子二 倍的提高,大大降低生产成本,提高经济效益,而且通过微生物菌种选育,可简元复合物；（3）全酶紧密地结合在-10 序列处,模板 DNA局部变性,形成开放的 化工艺,削减副产品,提高产品质量,转变有效成分组成,甚至获得活性更高的启动子二元复合体； （4）酶移动到 I ,第一个 rNTP转录开头 , 因子释放 , 形成酶 新成分；- 启动子 -rNTP 三元复合体；一、诱变育种2、转录的延长“ 尺蠖运动”；1、诱变育种是指用物理、化学因素诱导遗传特性发生变异,再从变异群体中3、转录的终止；选择
13、符合要求的株,进而培育成新的品种或种质的育种方法；2、物理因素主要指强终止子内部终止子；弱终止子需要 因子,又称为 依靠性终止子；某些射线,如 射线、 射线、 射线、X 射线和中子流等；3、化学因素主要指3.3 翻译 某些亚硝酸盐、烷化剂,碱基类似物,抗生素等化学药物；遗传密码的特点： （1）遗传密码是三联体密码；（2）遗传密码无逗号； （ 3）优点：方法简洁、经济、成熟；复合诱变具有较好的成效；遗传密码是不重迭的； （4）遗传密码具有通用性； （5）遗传密码具有简并性； （ 6）缺点：缺乏定向性,必需与高通量选择方法结合；诱变后正变株较少,工作同义密码子；（7）密码子有起始密码子和终止密码子
14、；（8）反密码子中的 “ 摇摆” ；量太大,周期长第 2 页,共 14 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 二、重组育种 1、基因符号： 每一基因座位用三个小写英文字母表示,它们来自说明这一不同种群、不同基因型个体间进行杂交,并在其杂种后代中通过选择而育成 基因特性的一个、两个或三个英文单词的前三个字母；产生同一突变型表型的纯合品种的方法；不同基因,用三个字母后面所加的一个大写字母表示；同一基因的不同突变位优点：基因重组可以将双亲掌握不同性状的优良基因结合于一体,或将双亲 点用基因符号后面所加的阿拉伯数字表示；假如位点所属的基因仍不确定,
15、那么中掌握同一性状的不同基因积存,产生性状上超过亲本的类型；正确选择亲本并 大写字母用一短线表示；予以合理组配是重组育种成败的关键；例： trp ；trpA 、 trpB ；trpA23|his、rim 、rps|rpsL 与 str ；1、有性杂交： 指不同遗传型的两性细胞间发生的接合和随之进行的染色体重 ：缺失； +/- ：野生型 / 缺陷型； r/s ：抗性 / 敏锐；组,进而产生新遗传型后代的一种育种技术；2、突变型符号2、准性杂交： 在无性细胞中全部的非减数分裂导致 DNA重组的过程, 微生物杂交仅转移部分基因,然后形成部分重组子,最终实现染色体交换和基因重组；（1）在不引起误会时,
16、也用基因座位符号,如 hisA ；（2）在简洁引起误会时,在基因座位符号上加“+” 或“- ” 或其它符号；如：hisA +,hisA-,str r,str s；3、原生质体融合： 把两个不同亲本菌株的细胞壁,分别经酶解作用去除,而3、带突变基因的菌株；得到球状的原生质体,然后将两种不同的原生质体置于高渗溶液中,由聚乙二醇二、突变类型：突变、诱变；助融,促使两者高度密集发生细胞融合,进而导致基因重组,就可由此再生细胞 一 染色体畸变 ：染色体数目的变化或染色体结构发生较大片段的反常转变；中获得杂交重组菌株；1、染色体数目的变化：含有完整的染色体组；优点：不仅可克服因长期诱变造成的菌株活力下降,
17、代谢缓慢等缺陷,也可（1 整倍体 euploidy以提高对诱变剂的敏锐性,降低对诱变剂的“ 疲惫” 效应；效率较高；缺点：仍（2 非整倍体：含有不完整状态的染色体组,一般是指二倍体中成对染色体是非定向,只能利用进化上相近的进行杂交；周期仍较长,工作量相对较大；成员的增加或削减；四、重组 DNA技术 单体（二倍减一,:2n-1；缺体（二倍减二,:2n-2；三体（二倍加1、定义：利用基因工程,同源重组导致一段 DNA链交换,增加新的 DNA链；一:2n+1 ；四体（二倍加二,:2n+2 ；双二倍加一 :2n+1+1 ；部分二倍体：2、技术：定点突变、原生质体、DNA 重组技术； 3、目的：（1）利
18、用微生物生产 细菌等原核生物中由一整条染色体和外来的一个染色体片段所构成的不完整二倍原来不会合成的蛋白质；（2）将现有工业菌株加以改良,提高现有菌株效率；4、体；典型案例：抗生素和生物碱；5、优点：定向,能够进行超远缘杂交；效率最高,2、染色体结构的变化工作量最小；理论上结果最好；6、缺点：对微生物的遗传背景信息要清晰,往往（1）缺失：染色体较大范畴的部分的丢失；细胞学效应：缺失环；遗传学效并不如预想的那么好；7、代谢工程相结合 应：致死、基因定位；（2）重复：染色体较大范畴的部分的两次显现；细胞学效应：重复环；遗传其次章突变及其机制 定义 1：突变是指生物表型突然发生的可遗传的变化；定义 2
19、：突变是指生物生长过程中,由于内因或外因的作用导致染色体 DNA RNA）中的核苷 结构或数量发生的转变；突变遗传物质核酸（DNA或病毒中的 酸序列突然发生了稳固的可遗传的变化；突变是一种遗传的状态,是基因由于结 构发生转变从而由原先的存在状态变为另一种存在状态,即它的等位基因；突变体：带有突变基因的细胞或个体；突变型：突变体的基因型或表型称为突变型,和其相对的原存在状态称为野 生型；第一节突变类型和基因符号 一、基因符号学效应：位置效应、剂量效应；（3）倒位：染色体片段 180 的次序颠倒；细胞学效应：倒位环；遗传学效应：基因间遗传关系变化、部分不育；（4）易位：一个染色体的一段与另一个非同
20、源染色体连接在一起；相互易位：两个非同源染色体间相互交换一部分；相互易位的细胞学效应：十字型图象；相互易位的遗传学效应：转变连锁关系、染色体数变异； 二 基因突变 -染色体局部座位内的变化点突变：只涉及 DNA分子中一对或少数几对碱基的转变；突变发生在一个基因范畴内；多位点突变：突变超出一个基因范畴；1、碱基置换 ：DNA链上的某一碱基对为另一碱基对所取代；1 转换： DNA 链中一个嘌呤（嘧啶）被另一个嘌呤（嘧啶）所置换；2 颠换： DNA链中一个嘌呤（嘧啶）被一个嘧啶（嘌呤）所置换；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - -
21、 - 错义突变：突变后的密码子代表另一种氨基酸；个别碱基的转变导致多肽1、正向突变：是指转变了野生型性状的突变；链上某个氨基酸为另一种氨基酸所取代；同义突变：碱基序列发生转变而氨基 2、回复突变： 突变体所失去的野生型性状可以通过其次次突变得到复原,这酸序列未发生转变的隐藏突变缄默突变的发生是由于遗传密码的简并性；例：ATT 种其次次突变就叫回复突变；突变为 ATC,两者都编码异亮氨酸；无义突变： 突变后的密码子代表终止密码；3、原点突变和其次点突变；（1）原位回复突变（原点突变）：真正的原位回例： TGC（亮氨酸）突变为 TGA（终止密码子）；复突变正好发生在原先位点,使突变基因回复到与野生
22、型完全相同的 DNA序列,错义突变详细表现： （1）致死突变：假如错义突变的基因是必需基因,就该 基因的突变将严峻影响蛋白质活性甚至完全无活性,引起了生物死亡的表现型；少数；（ 2）其次点突变：原突变位点依旧存在,它的表型效应被其他其次点突变 所抑制 抑制突变 ,使得野生型得以复原或部分复原,多数；（2）渗漏突变： 有不少错义突变的产物仍旧有活性,使表现型介于完全的突变型 五、按突变发生缘由分类和野生型之间的某种中间类型；（3）中性突变：有些错义突变不影响或基本上不 自发突变：未经任何人为的处理而自然地发生的突变,称为自发突变；影响蛋白质的活性,不表现出明显的性状变化；这也是一种无声突变；诱发
23、突变：由人们有意识地利用物理或化学手段引起的突变称为诱发突变；2、移码突变 ：由于一对或少数几对（不是三的倍数）核苷酸的插入或缺失而造成 *其次节基因突变的规律此后一系列遗传密码子的阅读框发生移位错误的突变；1、自发性： 突变可自发产生,突变的微生物与所处的环境因素没有对应关三、按表型效应分突变类型 野生型：表现该物种正常表型的生物；突变型：由于突变导致其正常的表型系；2、随机性、不对应性： （ 1）波动试验,说明：E.coli对噬菌体的抗性是在发生了转变的生物；1、形状突变型： 引起细胞个体形状和菌落形状发生转变的突接触噬菌体之前的细胞分裂过程中自发产生的；（2）涂布试验；（3）影印培育实变
24、型； 2、生化突变型： 引起特定生化功能丢失而无形状学效应的突变型；包括营验；3、稀有性： 抗药性突变以肯定的突变率发生在个别细胞中；突变率：每个细胞每一世代中发生突变的概率；微生物抗药性的来源：基因突变；抗药性质粒的获得；生理适应；养缺陷型、抗性突变型、糖代谢突变型等；（ 1）养分缺陷型：由于代谢过程的缺陷而不能合成某种与合成初级代谢物有关的基因产物的缺陷型；（ 2）抗性突变型 :抗药物突变型：对原本敏锐的药物具有肯定的耐性；抗噬菌体突变型：对原本敏锐的噬菌体产生抗性；致死突变型 : 由于基因突变造成个体死亡或生命力下降的突变型；条件致死突变型在某一条件下具有致死效应,而在另一条件下没1、生
25、理适应： 是由于细菌长期接触某种抗性因子而具有的临时的抗药性,但有致死效应的突变型；如：温度敏锐突变型; 调剂突变型 : 丢失对某一基因或操基因没有转变； 2、交叉抗性： 细菌对于两种抗生素等药物同时由敏锐状态转变为纵子表达才能调剂的突变型；抗性状态； 3、对于各种药物的抗性突变的发生彼此独立无关；突变的发生对于基突变株的表型成因检出方法因来讲也是随机的；交叉抗性；抗药性是数量性状；4、抗药性突变基因是一个相养分缺陷型因突变而丢失合成一种或几种生长因子的才能,不能在基补充培育基对稳固的结构；5、抗药性突变基因可发生回复突变；6、抗药性突变的突变率可本培育基上生长的突变株以通过某些理化因素的处理
26、而提高；7、抗药性突变是DNA分子的某一特定位置的抗性突变型因突变而产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性药物培育基结构发生转变的结果；4、独立性：（1）在微生物群体中,一个细胞的突变与其他个体之间互不相条件致死突变型突变后在某种条件下可正常生长繁衍并实现其表型,而在培育条件改干；（2）两个不同基因同时发生突变的频率是两个基因各自的突变率的乘积；（3）另一条件下却无法生长繁衍的突变型变交叉抗性：微生物对两种抗生素同时由敏锐变为抗性；（4）不冲突,是单一基因形状突变型因突变而产生的个体或菌落形状的非选择性变异形状,常用颜导致的多种抗性；色变化5、可逆性：（1）正向突变； （2）野生型突变为突变
27、型；（3）回复突变；概抗原突变型因突变而引起的抗原结构发生转变借助于抗原念：突变型回复到野生型表型的过程；特点：稀有性,随机性,可逆性；抑制突 变：真正回复突变,极少,通常为表型抑制；6、可诱发性；7、可遗传性；*第三节自发突变的机制第 4 页,共 14 页抗体反应产量突变型因突变而获得的,在代谢产量上高于原始菌株的突变株测定产量或其它其它突变型毒力、糖发酵才能、代谢产物等四、从突变的效应背离或返回到野生型：分为正向突变和回复突变名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 自发突变 - 是指在自然状态下未经诱变剂处理而显现的突变；5. 复制差错（1
28、）环境因素的影响：包括自然界的背景辐射、短波辐射、热等作用；（ 2）微1、DNA复制的精确性实际上取决于复制过程中的保真性和错误修复系统；2、生物自身产生的代谢物的影响：如代谢产生的过氧化物、亚硝酸盐、咖啡碱,硫前面所讲的都是复制差错产生的缘由,但是打算产生差错的确是错误修复系统；第四节诱变剂及其作用机制 诱变剂：能提高突变频率的物理或化学因子； 一 物理诱变剂 1、辐射： UV,X 射线和 射线等；效应：点突变或染色体畸变；间接作用：辐射作用于染色体外物质,产生具有诱变作用的物质；直接作用：辐射直接作用氰化物,二硫化二丙烯,重氮丝氨酸等都是已知的化学诱变剂；（3）DNA 分子所携带的转座子所
29、造成的插入突变；（4）DNA 复制过程中有时发生错误,而分子运动造成的分子结构的互变异构是造成这种错误的主要缘由；是真正意义上的自变；1、转座因子的作用（ 1）转座由基因组中存在的转座因子导介的序列重排现象,转座过程中, 转座子留在原位,但新位点上多了一段拷贝,说明发生了DNA复制；（2）转座子是于染色体紫外线UV,作用机理：与DNA吸取光谱一样；效应：移码突变,碱基置存在于各类生物的染色体或染色体外质粒中,可自主复制并转座的基本单元,它 们通常是细菌染色体或质粒的正常组成部分；换；电离辐射：X 射线, 射线、中子、 射线,直接作用：打断化学键；间接作用：通过自由基打断化学键；效应染色体畸变,
30、碱基置换,移码突变；突变率转座子可能起到的遗传学效应：（1）转座引起插入性突变转座子插入到其与辐射剂量：突变率与辐射总剂量成正比；突变率与剂量率 辐射强度的影响 无他基因的内部可能造成表达失活,假如蝇的杂种不育是由P 转座子造成； IS 因子关；甚至造成极性变异； （2）转座带来新的基因位点转座子上带有的基因拷贝给了 靶序列,靶位上有了新的基因；转座引起染色体畸变转座子的新旧序列之间可2、热：机理复杂；作用机理：脱嘌呤；效应：碱基置换,移码突变；3、离子束 : 能量传递、 动量交换, 离子沉积与电荷积存过程; 物理诱变的非特能发生同源性重组,正向重组造成染色体DNA缺失,反向重组造成染色体DN
31、A倒异性；一般为离子注入,即通过将能量100kV 量级一般为离子注入,即通过将能位；（3）转座引起生物进化转座导介图距甚远的基因靠近,或组成新的操纵子 单元,或产生新的可编码序列,产生出新蛋白质,引起跳动式进化；2.DNA 分子的运动量 100keV 量级的离子束射入到材料中,引起材料表面成分、 结构和性能发生变化；典型例子： ARA菌株； 二 化学诱变剂碱基的互变异构：酮式烯醇式e ；氨基亚氨基（ i ）,便会发生错配；Te1、碱基类似物： 是指其分子结构同DNA分子中的碱基特别类似,因此能取代G、GeT、Ci=A、Ai=C,这种碱基化学结构的转变过程称为互变异构移位；碱基参入到DNA分子中
32、的一类化合物；主要诱变剂：5- 溴尿嘧啶和2- 氨基嘌呤；环出效应：在DNA复制过程中 , 假如其中某一单链上偶而产生一个小环, 就会可诱发 AT GC的转换；因其上的基因越过复制而发生遗传缺失, 从而造成自发突变； 下图就是环出效应的2、移码诱变剂：嵌入DNA分子相邻碱基对之间,从而有利于核苷酸的环出,设想机制；3.DNA 分子自发的化学变化因此可提高移码突变的突变率；主要诱变剂：吖啶类化合物；溴化乙锭,ICR 系列化合物等；3、化学修饰碱基的诱变剂：自发的化学变化: （1）脱氨基作用；（2）氧化作用损耗碱基；脱氨基：在正常的生理条件下,腺嘌呤、鸟嘌呤、特殊是胞嘧啶可以自发地 发生脱氨作用,
33、脱去嘌呤环或嘧啶环上的氨基；胞嘧啶脱氨产生尿嘧啶,因此复制时在新生链对应的位点上插入的是腺嘌呤而不是鸟嘌呤；腺嘌呤自发脱氨转变 成次黄嘌呤,次黄嘌呤优先与胞嘧啶配对,而不是与胸腺嘧啶配对；因此,腺嘌呤和胞嘧啶的脱氨作用可以造成突变；鸟嘌呤脱氨后变成了黄嘌呤,由于黄嘌呤 仍与胞嘧啶配对,只是它们之间只形成两个氢键,因此鸟嘌呤的脱氨作用并不能1 ）羟胺（ HA）：和 C 发生反应,导致GCAT；2 ）亚硝酸：氧化脱氨基作用,导致 AT GC；3 ）烷化剂：使DNA分子的碱基发生烷化反应,从而更简洁发生错配,是最常用的一类诱变剂；常用的有：硫酸二乙酯DES, 甲基磺酸乙酯EMS,亚硝基乙基尿NEU,
34、 亚硝基胍 NTG, 乙烯亚胺 EI 等； NTG（亚硝基胍）诱变作用特强,作用于复制叉,可诱发多基因并发突变,被称为超诱变剂；*第五节突变生成的过程 1、DNA的防护机制引起突变；4、氧化损耗： （1）过氧化物原子团（O 2- ）；（2）（H2O2）、（-OH）等需氧代谢的副（1）抑制基因间抑制：掌握翻译机制的抑制者基因,通常是tRNA基因发生产物都是有活性的氧化剂；（3）它们可导致DNA的氧化损耗；（4）T 氧化后产生T突变,而使原先的突变复原成野生型；基因内抑制指突变基因另一座位上的突变乙二醇；（5）G氧化后产生8- 氧 -7,8 二氢脱氧鸟嘌呤、 8- 氧鸟嘌呤或 “GO” ；（ 6）
35、掩盖了原先座位的突变 但未复原原先的密码次序 ,使突变型复原成野生型； （2）GO可和 A错配,导致GT；致死和选择：假如防护机制未起作用,一个突变可能是致死的；（3）二倍体和多名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 倍体高等生物的多倍体具有几套染色体组,每个基因都有几份,故能比二倍体和 因此该系统必需在复制叉通过之后有一种能够识别亲本链与子链的方法,以保证低等生物表现剧烈的爱护作用；只从子链中订正错配的碱基；（二） DNA损耗的修复诱变剂在 DNA 上的初级效应遗传反应1、光复活作用：把经紫外线照耀后的微生物立刻暴露在
36、可见光下时,可明碱基类似物掺入作用AT . GC 转换羟胺同胞嘧啶起羟化反应GC AT 转换亚硝酸A、 C 的脱氧基作用AT . GC 转换DNA 交联缺失烷化剂烷化碱基（主要是G）而导致：脱嘌呤作用；碱基臵换 （ AT . GC 转换、烷化碱基的互变异构作用；DNA链的交联作AT TA 颠换、GC CG吖啶类用；糖 -磷酸骨架的断裂颠换）及染色体畸变个别碱基的插入或缺失移码突变紫外线照耀形成嘧啶二聚体； 形成嘧啶的水合物； DNA 交AT GC转换、AT GC联； DNA 断裂颠换及移码突变电离辐射脱氧核糖 -碱基之间化学键及脱氧核糖-磷酸之AT . GC转换、移码突变间化学键的断裂；通过自
37、由基对DNA 的作用及染色体畸变二、 DNA损耗之前1、诱变剂接触 DNA分子之前：（ 1）细胞的透性影响诱变剂的诱变效应（2）前诱变剂在细胞质的作用下会转化成诱变剂；2、前突变：诱变剂作造成的 DNA分子某一位置； （1）不同的诱变剂所造成的损耗不同；（2）有的诱变剂对复制叉的作用强,如 NTG；（3）有的诱变剂对转录状态的 DNA作用强,如 DES、EMS；三、 DNA损耗1、一系列物理或化学因素可以对 DNA造成化学损耗； 这些因素包括化学诱变剂、辐射以及 DNA分子自发的化学反应等；2、有些类型的 DNA损耗, 如胸腺嘧啶二聚体或 DNA骨架的断裂, 使得 DNA不能再作为复制和转录的
38、模板；3、错配损耗,在下一轮复制之后导致 DNA序列的永久转变；C：G被 T：A 转换；四、 DNA的修复（一）复制修复1、DNA 聚合酶校读功能：第一次校读,对复制的保真性具有重要作用；PolI 和PolIII,但是许多时候被认知为复制范畴,由于错误碱基存在时瞬时的；2、N-糖基化酶参加的碱基切除修复；作用：非标准碱基和碱基衍生物的专一识别,参加切除修复； N-糖基化酶： 将脱氨的碱基从 DNA中切除掉的核酸酶；尿嘧啶 -N-糖基化酶；啶二聚体糖基化酶：产生 AP位点；3、错配修复系统； DNA聚合酶的 3 5 外切酶活性可将错误掺入的核苷酸去除；聚合酶的校读功能并非肯定安全,有些错误插入的
39、核苷酸会逃脱检测,并在新合成的链与模板链之间形成错误配对；由于复制中显现的错配碱基存在于子链中,显降低其死亡率的现象；2、切除修复 （暗复活）复制前修复,此系统是在几种酶的协同作用下,先在损耗的任一端打开磷酸二酯键,然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由修复性合成来填补,再由连接酶将其连接起来；不同的 DNA损耗需要不同的特殊核酸内切酶来识别和切割；3、重组修复： 复制后修复,不切除T=T；掌握基因： recA,recB,recC；重组酶系： DNA多聚酶、连接酶；胸腺嘧啶二聚体对 DNA复制的影响；缺口可用 DNA重组方式填补：受损 DNA复制时,一条子代 DNA分子在损耗的对应部位显现缺口；
40、另一条子代 DNA分子完整的母链与有缺口的子链 DNA进行重组交换,母链 DNA上相应的片段被用于填补子链上的缺口,而母链 DNA显现又显现一个新的缺口；母链上的缺口再以另一条子链 DNA为模板,经 DNA聚合酶催化合成一新 DNA片段进行填补,最终由 DNA连接酶连接,完成修补；重组修复并不能去除损耗, 损耗仍旧保留在原先的位置；但是重组修复能使细胞完成 DNA复制,并且新合成的子链是完整的；经多次复制后,损耗就被“ 冲淡” 了,在子代细胞中只有一个细胞是带有损耗 DNA的；重组修复机制对于细胞处理不易被修复或者不能被修复的损耗有着特殊的意义；4、SOS修复系统： 依靠于某些蛋白质的诱导合成
41、当 DNA受到严峻损耗时,染色体的 DNA复制被抑制, 进而诱导细胞产生 SOS反应： 大约 20 个参加 DNA损耗修复和 DNA复制功能复原的基因的表达水平上升,细胞的 DNA修复才能得到加强,甚至显现 DNA的跨损耗合成；涉及几个基因：recA 、lexA 、uvrA 、uvrB、uvrC 的共同作用五、突变基因的形成前突变的不同命运：1、正常细胞； 2、DNA损耗； 3、突变细胞；环境因素影响：主要是指对修复系统的影响,比如说培育基组成对于系统内的酶的影响,助变剂等；六、从突变到突变型1、表型迟延： 表型的转变落后于基因突变的现象；分别性迟延： 突变基因由杂合状态到纯合状态所造成的表型
42、迟延；生理性迟延：由于基因产物的“ 稀释”过程所造成的表型迟延；2、表型迟延的排除：诱变后的后培育名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章基因突变的应用 * 第一节诱变育种 诱变育种：利用物理或化学诱变剂处理匀称而分散的微生物细胞群,促进其 突变率显著提高,然后采纳简便、快速和高效的选择方法,从中选择少数符合育 种目的的突变株,以供生产实践或科学讨论之用；诱变育种具有极其重要的实践 意义；当前发酵工业和其他微生物生产部门所使用的高产菌株,几乎毫无例外地 都是通过诱变育种而明显提高其生产性能的；X射线诱变育种发觉；多
43、步积存诱变育种；背景和作用： 自然选育的低效率,对比菌株；高通量选择；作用：（1）提高目标产物的产量；（2）改善菌种特性；（3）开发新产品； （4）给代谢调控育种供应技术手段；一、诱变育种方案的设计（2）充分估量试验才能和方 制定明确的目标： （1）充分熟悉诱变自身特点；法；（3）充分明白微生物的特性和初始性状；建立可行的选择方法：1 ）经典方法和简便方法的选择；2 ）新技术的应用；确定诱变的选择流程：依据菌种特点和目标确定方法；诱变育种中的几个原就 指利用物理或化学诱变剂处理微生物群体细胞,促进其突变率显著提高,然 后设法从中选取少数符合育种目的的突变株；2 个主要环节：诱变（随机）：选用合
44、适的诱变剂和诱变剂量处理大量匀称、分散的微生物细胞,以引起绝大多数细胞致死的同时,使存活个体中的突变频率 将少量正变株中的优良菌株选择 大大提高；选择 （定向）：设计有效的选择方法,出来；二、诱变育种的一般流程 动身菌株 纯化、活化、同步培育 培育液 离心收集细胞、洗涤,制备均一的菌悬液（玻璃珠打散、过滤）单细胞或单孢子悬液 活菌计数,诱变预备试验 诱变处理 活细胞计数,致死率运算 中间培育 后培育 平板分别 变异率运算 初筛复筛保藏及扩大试验 其次节养分缺陷型突变株的选择养分缺陷型：是指丢失了合成一种或多种必需生长因子才能的菌株,它们只 能在补充了相应的生长因子的培育基上才能正常生长；野生型：从自然界分别到的任何微生物在其发生养分缺陷突变前的原始菌株,均称该微生物的野生