工业微生物遗传育种学原理与应用-复习题

1第一章绪论什么是微生物遗传学微生物遗传学是研究微生物遗传和变异规律的科学。什么是遗传、变异遗传：物种特性在亲、子代（世代）间的传递；变异；物种特性在亲、子代间的变化与差异；2第二章遗传的物质基础证明核酸是遗传物质基础的三个经典试验？肺炎链球菌的转化实验噬菌体感染实验烟草花叶病毒重组实验什么是DNA的半保留复制，其意义何在？（1）DNA半保留复制机理：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。这样形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式称为半保留复制。（2）DNA半保留复制的意义：DNA的半保留复制保证了DNA在代谢上的稳定性。什么是DNA的半保留半不连续复制？以复制叉向前移动的方向为标准，一条模板链是以3′→5′走向，在其上DNA以5′→3′方向连续合成，成为前导链；另一条模板链是5′→3′走向，在其上DNA以5′→3′方向合成冈崎片段，最后由连接酶连接成一条完整的DNA链，称为随后链。这种前导链的连续复制和随后链的不连续复制称为DNA的半不连续复制。真核生物染色体的四级结构？一级结构：一系列核小体相互连接成的念珠状结构紧密接触，形成直径为10nm的纤维状结构。二级结构：10nm的的纤维状结构经螺旋化形成中空的30nm螺线管。三级结构：直径30nm的螺线管螺旋化形成的筒状结构，直径约为400nm的细丝结构，称为超螺线管。四级结构：超螺线管再进一步螺旋折叠则形成染色单体。原核、真核生物的基因组特点？原核微生物基因组的特点：①基因组分子量小。②一般只有一个拟染色体，多呈环状，一般只含有一个复制起点。③核基因组位于细胞拟核区，转录、翻译无空间位置隔离，偶联动作。④基因组基本不包含无义序列。⑤多有基因重叠现象，功能相关的基因一般以操纵子形式存在真核微生物基因组的特点：①基因组分子量大。②有多条染色体，一般呈线状，每条染色体含有多个复制起点。③核基因组位于细胞核内，转录、翻译的空间位置隔离，不偶联。④基因组有大量不编码蛋白质的序列，功能序列大多被不非功能序列分割。⑤蛋白质编码基因多以单拷贝形式存在，功能相关的基因一般不以操纵子形式存在。什么是假基因、断裂基因、基因组、功能基因组、基因组的结构？断裂基因:真核中常见，多个外显子在序列上为多个内含子所割裂，这些外显子一起编码一个功能基因（或蛋白质）。假基因:多在基因突变（变异）后出现，与原完整基因相比较，无编码活性。基因组(genome)：是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。基因组的结构：是指不同功能区域在整个DNA分子中的分布情况。基因组中不同的区域具有不同的功能，包括：编码蛋白质的结构基因、复制及转录的调控信号等，有些区域的功能还不清楚。功能基因组：指由表达基因构成的基因组。3第三章遗传信息的表达调控1、中心法则包括的遗传信息传递的方向为？遗传信息的水平传递和遗传信息的垂直传递。2、转录？以DNA的转录链为模板，在RNA聚合酶的催化下，合成一条碱基互补的RNA。3、mRNA前体的加工处理过程？包括4个过程：5‘端加帽(mRNA的加帽可以促进mRNA对核糖体的结合，从而可以延长mRNA的寿命。)、3’端加尾(多聚A尾巴对mRNA的稳定性有一定的作用，而且是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式)、5‘端甲基化(提高mRNA在蛋白质合成中的效能)、RNA加工(切除内含子)。4、原核生物与真核生物翻译过程的特点：原核生物中，转录和转译是同时进行的，即一边转录一边转译。真核生物中，转录和转译是两个完全独立的事件，转录发生在细胞核中，转录后的mRNA必须在细胞质中进行转译。5、基因表达？在一定调节机制控制下，基因经过转录及翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。6、基因表达的特性？时间特异性（阶段特异性）、空间特异性（组织细胞特异性）7、按对刺激的反应性，基因表达的方式分为？基本(或组成性)基因表达、诱导和阻遏表达8、基因表达调控的生物学意义？适应环境、维持生长和增殖，维持个体发育与分化。9、四个基本的调控点？（1）基因结构的活化。（2）转录起始。（3）转录后加工及转运。（4）翻译及翻译后加工。基因表达调控顺式作用？只能对同一条DNA链上的基因表达起调控作用，这种作用称为顺式作用。10、操纵子？通常由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联，组成一个转录单位。11、乳糖操作子的调控过程？调控发生在转录水平；调节基因产物阻遏蛋白对操纵子产生负调控；cAMP-CAP能与乳糖操纵子的启动子上游CAP位点特异结合，产生正调控。由于乳糖启动子是弱启动子，只因乳糖的存在而发生去阻遏，使乳糖操纵元开放表达水平很低；有CAP来加强转录活性，细菌才能合成足够的酶来利用乳糖。乳糖操纵元的强诱导既要有乳糖存在，又要无葡萄糖利用。通过这种机制，细菌优先利用环境中的葡萄糖，只有无葡萄糖而有乳糖时，细菌才去充分利用乳糖。12、真核生物基因表达调控特点？能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。13、启动子？与RNA聚合酶识别结合的DNA特异顺序。增强子？结合正控因子增强启动子转录活性的DNA特异顺序。沉默子?结合负控因子阻遏启动子转录活性的DNA特异顺序。4第四章基因突变和诱变剂什么是突变？突变的特点？微生物中可遗传的特性的变化称为变异，也叫突变。这种突变是微生物产生变种的根源，同时也是育种的基础。突变的特点：①随机性；②独立性；③稳定性；④可逆性；⑤稀有性突变的分子机制？突变的分子机制是DNA分子中的碱基序列或碱基对数目的改变，或染色体发生变化。突变型的种类主要有哪些？①形态突变型；②生化突变型；③条件致死突变型；④致死突变型；⑤抗性突变型。突变的修复方式有哪些？光修复复制前修复复制后修复SOS修复嘧啶二聚体糖基酶修复系统什么是表型延迟现象？指微生物通过自发突变或人工诱变而产生新的基因型个体所表现出来的遗传特性不能在当代出现，其表型的出现必须经过2代以上的繁殖复制。诱变剂主要有哪几类？请举例？物理诱变剂：紫外线、X射线、γ射线和快中子微波红外射线等化学诱变剂主要有几大类？化学诱变剂主要包括四大类：碱基类似物、烷化剂、移码突变剂以及其他种类等。使用化学诱变剂时需要注意什么？绝大多数化学诱变剂都具毒性，其中90%以上是致癌物质或极毒药品，使用时要格外小心，不能直接用口吸，避免与皮肤直接接触，不仅要注意自身安全防止污染环境，造成公害。5第五章基因重组同源重组、位点特异性重组、转座重组？同源重组或普遍性重组：反应涉及到大片段同源DNA序列之间的交换。位点特异性重组：重组发生在特殊位点上，此位点含有短的同源序列,供重组蛋白识别。转座重组：依赖于DNA的交错切割和复制，不依赖于同源序列。原核微生物的同源重组形式？在原核微生物中，基因重组主要有转化、转导、接合和原生质体融合4种形式。真核微生物的同源重组形式？细胞分裂中的两种重组类型（真核）：非同源染色体之间的自由组合。同源染色体的染色单体之间的交叉互换。转化、转导、接合？通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段DNA的过程称为接合受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通过交换，把它整合到自己的基因组中，从而获得了供体菌的部分遗传性状的现象称为转化。通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得了前者部分遗传性状的现象，称为转导。感受态？受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态。什么是转座因子？转座的类型？转座因子是一种不能独立完成自我复制，但是却能在细胞内，由一种复制子移动到另一种复制子的遗传因子。由转座因子介导的遗传物质重排现象，称为转座复制型转座非复制型转座保守型转座6第六章工业微生物筛选工业微生物的来源？①自然界②菌种保藏机构③发酵制品土壤采样方法？铲除表层5cm以内的浮土取5-25cm内的土样10-15g用无菌器皿包装并标记：地点、土质、植被、时间等取样后应尽量尽快分离，如果时间确实难以满足可以先“培养”，再分离。富集培养？根据待分离菌种的特点，设计的一种选择性培养基，使目的微生物得到迅速地生长繁殖，在数量上占优势。纯种分离的方法？纯种分离通常采用梯度稀释涂布法和划线法。划线法是用接种针挑取微生物样品在培养基上直接划线（一般采用梯度划线法），培养后获得单菌落。划线法简便、快速，但所得到的单菌落不一定是纯种（可采用多次转接划线加以弥补）。稀释法是先将样品经无菌水或灭菌生理盐水梯度稀释后，再涂布到固体培养基上，培养后获得单菌落。稀释法使微生物样品分散更加均匀，获得纯种的概率更大。通过控制营养和培养条件进行纯种分离：一般都采用筛选性平板辅以筛选性培养条件（1）控制分离培养基中的营养成分（碳氮源）（2）控制培养基的pH值（采用缓冲体系）（3）控制培养温度（嗜热性、大类特性如细菌35，霉菌27度）（4）供氧条件的控制（厌好氧）利用生化反应进行分离（初步分离）：根据目的微生物的特殊生理特性或其代谢产物的生化反应进行设计。常用方法：（1）透明圈法（培养基浑浊）（2）变色圈法（指示剂或显色剂）（3）生长圈法（采用营养缺陷菌作为指示）（4）抑菌圈法（抗生素敏感菌作为指示）生化反应筛选的几种方法？（25）诱变育种的目的？提高有效产物的产量改善菌种特性开发新产品前培养和后培养的目的？前培养:一般在诱变处理前，将细胞在添加有嘌呤、嘧啶等碱基的培养基中培养20-60分钟，再进行诱变处理，效果很好。后培养:不是诱变工作必须步骤，但多数诱变都最好在诱变后进行后培养，这样有利于正突变的积累。诱变后的富集培养的目的？诱变后突变型菌株的数量很少，野生型菌株多，因此，要富集突变型菌株，以提高检出效率诱变育种的主要程序有哪些？1、出发菌株的选择2、菌悬液的制备（出发态）3、前培养4、诱变剂的选择5、诱变6、后培养7、突变体的分离和筛选第八章推理育种推理育种的特点及优点？特点是打破了微生物代谢调节机制优点是定向、工作量适中、效率高初级代谢及分类？产生微生物自身生长和繁殖必需的物质的代谢体系称为初级代谢。①分解代谢体系②素材性生物合成体系③结构性生物合成体系次级代谢？以初级代谢产物为前体合成次级代谢产物的代谢体系称为次级代谢。代谢调节的核心？微生物代谢途径中的每步反应都靠酶催化进行，因此酶调节是代谢调节的核心，包括酶合成和酶活力的调节。调控因素：酶、作用物浓度和膜结构9第九章杂交育种杂交育种？杂交类型？以基因重组为理论基础的育种方法称为杂交育种。杂交育种通过微生物杂交将不同菌株的遗传物质进行交换、重组，使不同菌株的优良特性集中于一个重组体中。“杂交”类型：接合、准性杂交、有性杂交、原生质体融合、转化、转导原生质体融合的优势？①原生质体融合可以提高重组频率。②用于原生质体融合的双亲可以少带标记或不带标记。③通过双亲或多亲本的原生质体融合，使遗传物质的交换、传递更完整，易形成稳定的二倍体。④有利于不同种间、属间微生物的杂交。⑤通过原生质体融合可提高产量原生质体融合育种？不依赖微生物自身的结合能力，而将杂交的两个亲株的细胞壁用酶降解后在等渗条件下释放出原生质体，然后在特定的条件下促使其互相融合，并进而使两个亲株的遗传物质之间发生接触、交换以产生重组体，并通过使原生质体再生细胞壁获得重组子。10第十章微生物分子育种技术重组DNA技术？是将一个含有目的基因的DNA片段经体外操作与载体连接