工業(yè)微生物育種復(fù)習(xí)題解析

1、第一章緒論1.什么是工業(yè)微生物？作為工業(yè)微生物應(yīng)具備哪些特征？答：工業(yè)微生物：對自然環(huán)境中的微生物經(jīng)過改造，用于發(fā)酵工業(yè)生 產(chǎn)的微生物。具備特征：(1)菌種要純(2)遺傳穩(wěn)定且對誘變劑敏感(3)成長快，易繁殖(4)抗雜菌和噬菌體的能力強(qiáng)(5)生產(chǎn)目的產(chǎn)物的時(shí)間短且產(chǎn)量高(6)目的產(chǎn)物易分離提純2 .工業(yè)微生物育種的基礎(chǔ)是什么？答：工業(yè)微生物育種的基礎(chǔ)是遺傳和變異。3 .常用的工業(yè)微生物育種技術(shù)有哪些？答：常用技術(shù)：(1)自然選育【選擇育種】(2)誘變育種(3)代謝控制育種(4)雜交育種(5)基因工程育種第二章微生物育種的遺傳基礎(chǔ)1 .基因突變的類型有哪些？答：有堿基突變，染色體畸變2 .敘述紫

2、外線誘變的原理？答：原理：紫外線對微生物誘變作用，主要引起DNA的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(同鏈DNA的相鄰喀咤間形成共價(jià)結(jié)合的胸腺喀 咤二聚體)，從而引起菌體遺傳性變異。3 .基因修復(fù)的種類有哪些？答：種類：(1)光復(fù)活修復(fù)(2)切除修復(fù)(3)重組修復(fù)(4)SOS修復(fù)4 .真核微生物基因重組的方式有哪些？答：方式：(1)有性雜交(2)準(zhǔn)性生殖(3)原生質(zhì)體融合第三章由發(fā)菌株的分離與篩選1 .什么是富集培養(yǎng)？答：富集培養(yǎng)：指在目的微生物含量較少時(shí)，根據(jù)微生物的生理特點(diǎn)， 設(shè)計(jì)一種選擇性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長條件，使目 的微生物在最適的環(huán)境下迅速地生長繁殖， 數(shù)量增加, 由原來自然條件下的劣勢種變成人工

3、環(huán)境中的優(yōu)勢 種，以利于分離到所需要的菌株。2 .哪些分離方法能達(dá)到“菌落純”？哪些分離方法能達(dá)到“細(xì)胞純(菌株純)” ？答：菌落純：稀釋分離法、劃線法、組織法細(xì)胞純：單細(xì)胞或單抱子的分離法3 .分離好氧微生物常用的方法有哪些？答：(1)稀釋涂布法(2)劃線分離法(3)平皿生化反應(yīng)分離法4 .平皿生化反應(yīng)分離法有哪些？分別用來篩選哪些菌？各自原理如何？答：(1)透明圈法 原理：在平板培養(yǎng)基中加入溶解性較差的底物，使 培養(yǎng)基混濁，能分解底物的微生物便會(huì)在菌 落周圍產(chǎn)生透明圈，圈的大小可以放映該菌 株利用底物的能力。篩選：水解酶產(chǎn)生菌(2)顯色圈法 原理：在底物平板中加入特定的指示劑或顯色劑， 根

4、據(jù)顏色變化，將目的微生物快速分離出來。篩選：果膠酶產(chǎn)生菌、分離谷氨酸產(chǎn)生菌、分離解 脂微生物、分離內(nèi)肽酶產(chǎn)生菌(3)生長圈法 原理：將待測菌涂布于含高濃度的工程菌并缺少所 需營養(yǎng)物的平板上進(jìn)行培養(yǎng)，若某菌株能合 成平板所需的營養(yǎng)物，在該菌株的菌落周圍 便會(huì)形成一個(gè)混濁的生長圈。篩選：氨基酸、核甘酸和維生素產(chǎn)生菌(4)抑菌圈法 原理：待篩選的菌株能分泌產(chǎn)生某些能抑制工具菌生長的物質(zhì)， 或能分泌某種酶并將無毒的物質(zhì)水解成對工具菌有毒的物 質(zhì)，從而在該菌落周圍形成工具菌不能生長的抑菌圈。篩選：抗生素產(chǎn)生菌5 .常用的平板初篩的方法有哪些？答：方法：（1）形態(tài)變異篩選法（2）平皿生化反應(yīng)篩選法（3）濃

5、度梯度法（4）染色技術(shù)快速篩選法（5）瓊脂塊大通量篩選法6 .初篩和復(fù)篩的要求有何不同？答：初篩是指從大量的 菌落中隨機(jī)挑取進(jìn)行搖瓶試驗(yàn)并通過檢測得到一些較優(yōu)菌株。復(fù)篩是指將初篩得到的較優(yōu)菌株再進(jìn)行多次搖瓶實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其效價(jià)和傳代穩(wěn)定性，并從中得到一兩個(gè)或少數(shù)幾個(gè)最優(yōu)的菌株。初篩要求：篩選的菌株盡可能多，篩選的菌株越多，就越有希望篩選到所需要的菌株。篩去明確不符合要求的大部分菌株，把具有生產(chǎn)性狀的菌株盡量保存下來。復(fù)篩要求：做到精確，測得的數(shù)據(jù)要能夠反映將來的生產(chǎn)水平。第四章 工業(yè)微生物誘變育種（重點(diǎn)）1.以紫外線為例，通過本學(xué)期做過的所有實(shí)驗(yàn)，總結(jié)誘變育種篩選 某種高產(chǎn)突變株的步驟、具體操作過程

6、、注意事項(xiàng)（如使用的紫外燈 的功率、波長、距離、時(shí)間；磁力攪拌器的開啟；紅光操作等）。答：步驟：1.選擇出發(fā)菌種2 .對出發(fā)菌種進(jìn)行純化、培養(yǎng)等操作，獲得培養(yǎng)液3 .單抱子（或單細(xì)胞）懸液的制備4 .誘變處理及后培養(yǎng)5 .突變株的分離與篩選具體操作：將紫外燈打開預(yù)熱 20min,以穩(wěn)定光波。取5mL菌懸 液注入直徑為9cm的培養(yǎng)皿中，放置到磁力攪拌器上 離燈管30cm左右的位置，打開皿蓋，暴露在紫外線下 照射一定時(shí)間，邊攪拌邊照射，以保證照射均勻。注意事項(xiàng)：（1）必須在暗室或紅光下進(jìn)行，并且不能馬上進(jìn)行光照 射（2）照射距離要合適，不能太遠(yuǎn)，否則達(dá)不到誘變作用， 也不能太近，否則菌體會(huì)死（3）

7、照射時(shí)間要恰當(dāng)（4）紫外燈的功能要適宜（做法：將菌體細(xì)胞制成菌懸液） （5）用攪拌器不停攪拌2 .名詞解釋：增變菌株、營養(yǎng)缺陷型、原養(yǎng)型。增變菌株：自發(fā)突變率極高的菌株?duì)I養(yǎng)缺陷型：野生型菌株經(jīng)過人工誘變或自然突變失去合成某種 營養(yǎng)的能力，只有在基本培養(yǎng)基中補(bǔ)充所缺乏的營養(yǎng) 因子才能生長原養(yǎng)型：指營養(yǎng)缺陷型突變株經(jīng)回復(fù)突變或重組后產(chǎn)生的菌株，其營養(yǎng) 要求在表現(xiàn)型上與野生型相同【補(bǔ)充】某些菌株發(fā)生突變（自然突變或人工誘變）后，失去合成某種（或某些）對該菌株生長必不可少的物質(zhì) （通常是生長因子如氨基酸、 維生素）的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為 營養(yǎng)缺陷型，相應(yīng)的野生

8、型菌株稱為原養(yǎng)型。3 .敘述篩選某一營養(yǎng)缺陷性突變株（如賴氨酸缺陷性）的步驟和操作 方法。答：篩選營養(yǎng)缺陷型菌株的一般步驟和方法誘變常用紫外線等物理方法和化學(xué)誘變劑等誘變形成大量營養(yǎng)缺陷型菌株淘汰野生型a）抗生素法 某些抗生素能殺死生長繁殖著的微生物，而對處于休止?fàn)顟B(tài)的微生物無殺傷作用。b）菌絲過濾法 適用于放線菌、霉菌等絲狀微生物。在基本培養(yǎng)基中野生型胞子能萌發(fā)長 成菌絲體，而營養(yǎng)缺陷型抱子則不生長。檢出缺陷型的常用方法a）逐個(gè)測定法（點(diǎn)種法）把經(jīng)誘變處理并淘汰野生型后的菌液在完全培養(yǎng)基上涂布分離，將培養(yǎng)后長出的每一個(gè)菌落分別點(diǎn)種在基本培養(yǎng)基和另一個(gè)完全培養(yǎng)基上，凡在基本培養(yǎng)基上不能生長而在

9、完全培養(yǎng)基的相應(yīng)位置上能生長的菌落，表明其為營養(yǎng)缺陷型。b）夾層培養(yǎng)法經(jīng)誘變處理后的菌液，稀釋后與基本培養(yǎng)基混勻并傾入平皿中，待凝固后，再加上一薄層不含菌的基本培養(yǎng)基。 培養(yǎng)后在皿底將長出的菌落做上標(biāo)記。然后加上一層完全培養(yǎng)基，再經(jīng)培養(yǎng)后，新出現(xiàn)的菌落多數(shù)是營養(yǎng)缺陷型。此法適用于兼性厭氧的細(xì)菌。C）影印法 將絲絨包在直徑小于平皿的圓柱臺(tái)上，固定，作為影印接種工具，滅菌備用。將經(jīng)誘變處理并淘汰野生型的菌液涂布于完全培養(yǎng)基表面上，培養(yǎng)，待長出菌落后，用影印接種工具在此平板上輕按一下， 然后在另一基本培養(yǎng)基平板上按一下。經(jīng)培養(yǎng)后在基本培養(yǎng)基上不長而在完全培養(yǎng)基的相應(yīng)部位上生長的菌落，為營養(yǎng)缺陷型。鑒

10、定營養(yǎng)缺陷型一一生長譜法【補(bǔ)充】例如，用高絲氨酸營養(yǎng)缺陷型作為賴氨酸的生產(chǎn)菌株，由于該突變株的遺傳性，解 除了賴氨酸與蘇氨酸的協(xié)同反饋抑制，因此，在培養(yǎng)系統(tǒng)中限量補(bǔ)充蘇氨酸， 就可使天冬氨酸半醛全部向賴氨酸方向轉(zhuǎn)化，賴氨酸產(chǎn)量大大提高。4 .誘變育種對誘變材料（如細(xì)菌、產(chǎn)抱子的放線菌、不產(chǎn)抱子的放線菌）有什么要求？為什么？（教材 68頁）答：細(xì)菌：最好在誘變處理前進(jìn)行搖瓶振蕩預(yù)培養(yǎng)產(chǎn)抱子菌：處理的材料是抱子，而不是菌絲不產(chǎn)胞子菌：可直接采用年幼的菌絲體進(jìn)行誘變處理，方法有：（1）尖端法（2）單菌落周圍尖端菌絲法（3）混合處理法5 .誘變育種時(shí)，如何根據(jù)誘變材料選擇誘變劑量？（教材 72頁）答：

11、（1）對誘變史短的野生低產(chǎn)菌株，開始也宜用較高的劑量，然后逐步使用較溫和的誘變劑或較低的劑量進(jìn)行處理。（2）經(jīng)長期誘變后的高產(chǎn)菌株，以采用低劑量處理為妥。(3)對遺傳性不太穩(wěn)定的菌株，宜用較溫和的誘變劑和較低的劑量處理。(4)當(dāng)選的目的是要求篩選到具有特殊性狀的菌株，或較大幅度 提高產(chǎn)量的菌株時(shí)，那么可用強(qiáng)的誘變劑和高的劑量處理。(5)對多核細(xì)胞菌株，采用較高的劑量更合適。6 .常用的化學(xué)誘變劑有哪些？各自的誘變原理是什么？答：(1)堿基類似物原理：通過異構(gòu)體互變代替堿基進(jìn)行復(fù)制，造成復(fù)制的錯(cuò)誤(2)烷化劑原理：主要通過烷化基團(tuán)使DNA分子上的堿基或磷酸部分被 烷化，引起堿基結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致堿

12、基配對錯(cuò)誤而引起突變 (3)脫氨劑原理：亞硝酸的誘變機(jī)制主要是使堿基氧化脫去氨基(4)移碼誘變劑原理：口丫咤類化合物是一種平面型的三環(huán)分子，與喋吟 -喀咤 堿基對的結(jié)構(gòu)十分相似，因而能夠插入 DNA雙鏈上兩個(gè)相鄰的堿基 對之間，使DNA鏈拉長，兩堿基間距離拉寬，使堿基插入或缺失， 在DNA復(fù)制時(shí)造成點(diǎn)突變，以后的所有堿基都往后或往前移動(dòng)，導(dǎo) 致全體三聯(lián)體密碼轉(zhuǎn)錄、翻譯錯(cuò)誤而引起突變(5)羥化劑原理：羥胺只與C發(fā)生反應(yīng)，可將C的氨基變?yōu)榱u基，并與 A配對，能專一地誘發(fā) G: C堿基對到A: T堿基的轉(zhuǎn)換 第五章工業(yè)微生物代謝調(diào)控育種1 .什么是代謝調(diào)控育種？它建立在什么基礎(chǔ)上？答：微生物代謝控制

13、育種是指以 生物化學(xué)和遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，研究代謝產(chǎn)物的生物合成途徑 和代謝調(diào)節(jié)的機(jī)制，選擇巧妙的技術(shù)路線，通過遺傳育種技術(shù)獲得解除或繞過了微生物正常 代謝途徑的突變株，從而人為地使用有用產(chǎn)物選擇性地大量合成積累。建立在誘變育種的基礎(chǔ)之上。2 .次級代謝受哪些遺傳物質(zhì)的控制？次級代謝產(chǎn)物有哪些？答：次級代謝除受核內(nèi)DNA控制，還受核外DNA (質(zhì)粒)的控制。 產(chǎn)物有抗生素、毒素、激素、色素、生物堿等。3 .反饋?zhàn)瓒襞c反饋抑制的含義。答：反饋抑制(feedback inhibition )：是指最終產(chǎn)物抑制作用，即在合成過程中有生物合成途徑的終點(diǎn)產(chǎn)物對該途徑的酶的活性調(diào)節(jié)，所引起的抑制作用。是一種負(fù)反

14、饋機(jī)制，其中酶促反應(yīng)的末端產(chǎn)物可抑制在此產(chǎn)物合成過程中起作用的酶。這種抑制具有協(xié)同性、 積累性和序貫性。反饋?zhàn)瓒?feedback repression)：即在合成過程中有生物合成途徑的終點(diǎn)產(chǎn)物對該途徑的一系列酶的量調(diào)節(jié)，所引起的阻遏作用。反饋?zhàn)瓒羰寝D(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)，產(chǎn)生效應(yīng)慢。4 .乳糖操縱子的組成成分有哪些？答：組成成分：啟動(dòng)基因、操縱基因、結(jié)構(gòu)基因5 .乳糖操縱子與色氨酸操縱子的區(qū)別？（有乳糖時(shí)，乳糖操縱子如何？有色氨酸時(shí)，色氨酸操縱子如何？）答：沒有乳糖存在時(shí)，I基因編碼的阻遏蛋白結(jié)合于操縱序列。處，乳糖操縱子 處于阻遏狀態(tài)，不能合成分解乳糖的三種酶； 有乳糖存在時(shí)，乳糖作為誘導(dǎo)物誘導(dǎo)阻

15、遏蛋白變構(gòu)，不 能結(jié)合于操縱序列，乳糖操縱子 被誘導(dǎo)開放合成分解乳糖的三種酶。所以，乳糖操縱子的這種調(diào)控機(jī)制為可誘導(dǎo)的負(fù)調(diào)控。當(dāng)無色氨酸 時(shí)，阻遏蛋白不能結(jié)合 o序列，操縱子基因開放，開始轉(zhuǎn)錄；當(dāng)細(xì)胞內(nèi) 有較大量的 色氨酸 時(shí)，色氨酸作為輔阻遏物，與阻遏蛋白結(jié)合而使之活化，可結(jié)合o序列,阻斷基因轉(zhuǎn)錄。6 .名稱解釋：葡萄糖效應(yīng)、滲漏缺陷型。葡萄糖效應(yīng)：只在乳糖與葡萄糖共存的情況下， 細(xì)菌會(huì)優(yōu)先使用葡萄糖作為代謝原料，而只有當(dāng)葡萄糖濃度低的情況下，乳糖才被作為能量來源的現(xiàn)象，原因是高葡萄糖 濃度下cAMP濃度低，無法合成 cAMP-CAP來刺激乳糖操縱子的啟動(dòng)。滲透缺陷型：因突變而產(chǎn)生不完全遺傳

16、障礙， 其基因所控制的反應(yīng)程度不像野生型，但多少還能進(jìn)行，稱這種現(xiàn)象為滲漏，具有這種性質(zhì)的突變型就稱為滲透缺陷型。第六章工業(yè)微生物雜交育種1 .微生物雜交育種常用的遺傳標(biāo)記有哪些？答：1.營養(yǎng)缺陷型標(biāo)記2.抗性標(biāo)記3.溫度敏感型標(biāo)記4.其他性狀標(biāo)記，如：顏色、菌落形態(tài)、產(chǎn)物產(chǎn)量、生長速度等2 .細(xì)菌雜交時(shí)，傳遞遺傳物質(zhì)的是哪種質(zhì)粒？答：Hfr和FA3 .放線菌雜交的原理與哪種微生物相同？雜交的操作方法與哪種微生物相同？答：放線菌雜交原理與細(xì)菌類似。操作方法與大腸桿菌相同。4 .酵母菌雜交時(shí)，怎樣判斷雜交細(xì)胞是單倍體而非二倍體？答：酵母菌單倍體細(xì)胞與二倍體細(xì)胞在形態(tài)上有一定的區(qū)別。二倍體細(xì)胞較大

17、，呈橢圓形；菌落大且形態(tài)較一致；液體培養(yǎng)時(shí)繁殖快， 細(xì)胞較分散；在產(chǎn)抱培養(yǎng)基上可形成子囊。而單倍體細(xì)胞較小， 呈球形；菌落小且形態(tài)多變；液體培時(shí)繁殖慢，細(xì)胞聚集成團(tuán)； 在產(chǎn)抱培養(yǎng)基上不形成抱子。根據(jù)在產(chǎn)抱培養(yǎng)基上能否形成子囊 抱子可以確定是否為單倍體細(xì)胞。5 .CM、MM、SM、LM 分別表示什么培養(yǎng)基？答：cm-完全培養(yǎng)基【補(bǔ)充】FM-發(fā)酵培養(yǎng)基MM-基本培養(yǎng)基SM補(bǔ)充培養(yǎng)基LM-有限培養(yǎng)基6 .什么是體細(xì)胞交換？答：通過微生物雜交將不同菌種的遺傳物質(zhì)進(jìn)行交換，經(jīng)過體內(nèi)基因重組，把不同菌株的優(yōu)良遺傳特性集中到一個(gè)重組體中。7 .原生質(zhì)體育種包含有哪些類型？答：(1)原生質(zhì)體再生育種(2)原生質(zhì)體誘變育種(3)原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化育種(4)原生質(zhì)體融合育種8 .敘述原生質(zhì)體融合育種的程序。答：(1)直接親本及遺傳標(biāo)記的選擇(2)原生質(zhì)體的制備(3)原生質(zhì)體融合(4)融合體再生(5)融合重組體檢出與遺傳特性分析9 .制備不同微生物原生質(zhì)體，酶解前的預(yù)處理分別加入什么物質(zhì)？ 答：細(xì)菌用溶菌酶、真菌用蝸牛水解酶第八章菌種保藏1.什么是菌種退化？菌種退化的原因是什么？如何防止菌種退化？答：菌種退化：指生產(chǎn)菌株或選育過程中篩選出來的較優(yōu)良菌種在生 產(chǎn)繁殖中，群