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微生物育种学复习题

题型包括填空、选择、名词解释、简答题、问答题

名词解释
转换:嘌呤与嘌呤之间，嘧啶与嘧啶之间发生互换称为转换
置换：在DNA链上的碱基序列中一个碱基被另一个碱基代替的现象称为置换
颠换：一个嘌呤替换另一个嘧啶或一个嘧啶替换另一个嘌呤的现象称为颠换
移码突变：碱基序列中有一个或几个碱基增加或减少而产生的变异。
转导：由噬菌体将一个细胞的基因传递给另一细胞的过程。它是细菌之间传递遗传物质的方式之一。其具体含义是指一个细胞的DNA或RNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。
转染：指真核细胞由于外源DNA掺入而获得新的遗传标志的过程。常规转染技术可分为瞬时转染和稳定转染（永久转染）两大类。
端粒：是染色体末端的一个区域，该区域含有DNA重复序列，当体细胞衰老时，重复序列的数量将逐渐减少。
异核体：两株基因型不同的菌株菌丝体在培养过程中紧密接触，接触部分细胞壁溶解、联结、融合、细胞质交流，在共同的细胞质里存在着两个细胞核。
准性生殖：两个体细胞的核融合，及同源染色体的交换，直至基因重组，完成了和有性繁殖相似的繁殖过程。
原生质体：指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞。
基本培养基：仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基，有时用符【-】号表示 含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。
选择培养基（及各种类培养基概念）：根据微生物的特殊营养需求或其对某些物理、化学因素的抗性而设计的培养基，用来将某种或某类微生物群体中分离出来，具有使混合菌样中劣势菌变为优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。
完全培养基:凡可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合培养基。有时用符【-】号表示
补充培养基:凡只能满足相应的营养缺陷型生长需要的组合培养基。
富集培养(富集)：是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特性设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适环境下迅速生长繁殖，数量增加，由自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种以利分离到所需要的菌种。
营养缺陷型：野生型菌株经过人工诱变或自然突变失去合成某种营养（氨基酸、维生素、核酸等）的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的营养因子才能生长。
光修复（又称光复活作用）：细菌经波长220~300nm的紫外线照射后，接着经波长310~460nm的可见光照射，与不经可见光照射的对照相比，其存活率大幅度提高，突变率相应下降，这种现象称光复活。
末端产物阻遏：由某代谢途径末端产物过量累积而引起的阻遏。
组成型突变株：操纵基因或调节基因突变引起酶合成诱导机制失灵，菌株不经诱导也能合成酶、或
不受终产物阻遏的调节突变型。
原生质体再生育种：微生物制备原生质体后直接再生，从再生的菌落中分离筛选变异菌株，最终得到优良性状提高的正变菌株。
各种诱变剂种类及基本原理：
1、 物理诱变剂：例如：电离辐射、电磁波、紫外线等。 原理：通常使用物理辐射中的各种射线，主要是由高能辐射导致生物系统损伤，继而发生遗传变异的一系列复杂的连锁反应过程。电离辐射主要导致基因突变和染色体的畸变。非电离辐射主要导致形成嘧啶二聚体。
2、 化学诱变剂：如药品、农药、食品添加剂、调味品、化妆品、洗涤剂、塑料、着色剂、化肥、化纤等 原理：对DNA其作用，改变其结构并引起遗传变异。对基因的某部位发生作用。
3、 生物诱变剂：如真菌的代谢产物、病毒、寄生虫等。原理:
生物体内还有一些内源诱变剂，内源诱变剂是在人体健康异常的情况下产生的，如遗传因素、内分泌紊乱。
放线菌杂交方法：（一）混合培养法（二）玻璃纸法（三）平板杂交法
突变表型的种类：（一）形态突变型：菌落形态，细胞形态，孢子数量、颜色。
（二）生化突变型：营养缺陷型、糖类分解发酵突变株、色素形成突变株、有益代谢产物生产能力突变株。
（三）条件致死突变型：温敏突变型（热敏感和冷敏感）。
（四）致死突变型：显性致死和隐性致死。
（五）抗性突变型：抗药突变、抗噬菌体突变、抗高温突变、抗辐射突变。
杂交育种的遗传标记：1、营养缺陷型标记：可选单缺、双缺或多缺型，通常用双缺陷型标记；
2、抗性标记：抗逆性（耐高温、高盐和高PH等）和抗药性；
3、温度敏感性标记：许可温度下生长，非许可温度下不生长；
4、其他性状标记：孢子颜色、菌落形态结构、色素等。

简答题
1. 工业微生物菌株应具备的基本要求有哪些（写出6点以上即可）？
a.在遗传上必须是稳定的。
b.易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体。
c.必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体。
d.种子的生长必须旺盛、迅速。
e.产生所需要的产物时间短。
f.比较容易分离提纯。
g.有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。
h.能保持较长的良好经济性能。
2. 什么是表型延迟？导致表型延迟的原因是什么？
表型延迟：是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代以上的复制。
导致表型延迟的原因：
a.与诱变剂性质和细胞壁结构组成有关，有些诱变剂渗入细胞的速度相当慢。
b.若突变发生在多核细胞中的某一个核，该细胞就成为杂核细胞了。如果该核突变的基因是唯一控制突变表型的基因，那么突变是隐性的，只有几代繁殖分裂得到纯的核突变细胞，才能出现由该基因控制的突变表型。
3. 举例简述显色圈法筛选微生物菌种的原理和方法。
直接用显色剂或指示剂
原理：对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在底物平板中加入指示剂或显色剂，使所需微生物能被快速鉴别出来。
举例：P67
4. 简述透明圈法筛选微生物菌种的原理，并举例。
原理：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基浑浊。能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小初步反应该菌株利用底物的能力。
该法在分离水解酶产生菌时采用较多，如脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、核酸酶
5. 试述筛选营养缺陷型菌株的步骤以及它们的微生物育种中的应用。
筛选步骤：
a.营养缺陷型的诱发
b．淘汰野生型菌株
c.营养缺陷型的检出
d．营养缺陷型的鉴定
应用：
a.工业育种：协助解除代谢反馈调控机制，从而达到大量积累产物的目的，如氨基酸的发酵。
b.遗传标记：菌种杂交、重组育种时作为遗传标记。
6. 简述选育营养缺陷型突变株可改变细胞膜透性的类型以及能够提高发酵产物产量的机理。
类型：1、生物素缺陷型的突变株生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰COA羧化酶的辅酶，参与脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成，最终改变细胞膜的结构。
2、油酸缺陷型的突变株:由于油酸缺陷型突变株切断了油酸的后期合成，丧失了自身合成油酸的能力，必须由外界供给油酸才能生长，故油酸含量的多少，直接影响到磷脂合成量的多少盒细胞膜的通透性。
3、甘油缺陷型的突变株：甘油缺陷型的遗传障碍是丧失a-磷酸甘油脱氢酶。P192
机理：

7. 简述菌种退化的原因及防止措施。
原因：1、基因突变（基因突变导致菌种退化、质粒脱落导致菌种退化）
2、连续移代
3、培养和保藏条件的影响
防止措施：1、尽量减少传代
2、菌种经常纯化
3、创造良好的培养条件
4、用单核细胞移植传代
5、采用有效的菌种保藏法

问答题
1.请叙述一下微生物的修复系统包括哪些，它们的存在对微生物有何意义？
生物修复系统包括光修复和暗修复（复制前修复和复制后修复）
1、光修复 2、切补修复 3、重组修复 4、SOS修复系统 5、DNA聚合酶的校正作用
意义：繁衍微生物的后代，保证遗传的稳定性，修补DNA分子因突变造成的缺陷和损伤。
2.紫外线对枯草芽孢杆菌诱变育种的基本原理、步骤和注意事项？
基本原理：紫外线是一种罪常用的物理诱变因素，它的主要作用是使DNA双链之间或同一条链上两个相邻的胸腺嘧啶间形成二聚体，阻碍双链的分开，复制和碱基的正常配对，从而引起突变。
步骤：1、菌悬液的制备 2、平板制作 3、紫外线处理 4、稀释 5、涂平板 6、培养 7、计数 8、观察诱变效应
注意事项：1、紫外线诱变时，一定要在红光下进行，在暗环境下培养，避免光修复。
2、紫外线诱变时，要打开皿盖，紫外线穿透力差。
3.阐述紫外线照射引起微生物突变的原理以及诱变的操作步骤和技术要点
紫外线的诱变原理：紫外线会引起DNA与蛋白质的交联，胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用，DNA链的断裂，嘧啶二聚体的形成（单链上相邻两个胸腺嘧啶之间或双链相对应的两个胸腺嘧啶之间）
操作步骤：P38
技术要点：
4.营养缺陷型检出有哪几种常用方法？并阐述各自的原理如何? P124
点植对照法：
影印法：
夹层法：
限量补充培养法：
5.在工业微生物菌种使用中，菌种发生退化的原因是什么？如何防止菌种的退化以及对菌种进行复壮。
退化的原因：(一)基因突变 1、基因突变导致菌种退化 （1）表型迟缓现象 （2）双核或多核脱离现象 （3）非正倍体或部分双倍体分离
2、质粒脱落导致菌种退化
（二）连续移代 菌种移解代数越多，发生突变的概率就越高
（三）培养和保藏条件的影响 不良的培养条件，如培养基组成、PH值、通气等和保藏条件如营养、培养基含水量、温度、氧气等，不仅会诱导低产基因型菌株的出现，而且会造成低产基因和高产基因细胞的数量比发生变化
菌种退化的防治：1、尽量减少传代
2、菌种经常纯化 （1）注重菌落的纯化 （2）单细胞或单孢子的纯化
3、创造良好的培养条件
4、用单细胞移植传代 对于霉菌和放线菌，由于菌丝可能是多核的，所以尽可能用单核的孢子移接，如采用棉花团沾取孢子接种
5、采用有效的菌种保藏方法 （1）良好的保藏培养基 （2）良好的保藏的温度条件
复壮方法：1、纯种分离 （1）菌落纯 是只要求达到菌落纯化的水平，通过稀释平板法、划线法、表面涂血法等常规操作法，该方法较为粗放，适用于菌退化不太严重的情况
（2）细胞纯 采用单细胞或单孢子分离法，也可以二者结合，先用前一种方法获得较纯的菌种再采用单细胞或单孢子分离法进一步纯化
2、淘汰法 通过物理、化学的方法处理菌种（或孢子），使大部分死亡（80%以上），存活的菌多为生长健壮者，可从中选出优良菌种来
3、宿主体内复壮法 对于寄生型微生物如苏云金杆菌、白僵菌、多角体病毒等，由于长期使用，其毒力会下降，导致杀毒效率降低的衰退现象。这时可以用菌种却感染青菜虫幼虫等，然后从致死的虫体上重新分离，经过几次重复感染与分离，就可以逐步恢复和提高毒力
6.列举5种以上常用的工业微生物菌种保藏方法，并简要说明各自的优缺点？
保藏方法：斜面保藏、石蜡保藏、干燥保藏（沙土管保藏、滤纸条保藏、无水硅胶保藏法、麸皮保藏法）、冷冻干燥保藏法、真空干燥法、液氮超低温保藏法、液相保藏法

优缺点：

优点
缺点
斜面保藏
操作简单，使用方便，特别适合于非长期保藏的菌种以及不能采用低温干燥方法保藏的菌种
容易变异，因为培养基的物理、化学特性不是严格恒定的，屡次传代会使微生物的代谢改变，而影响微生物的性状；污染杂菌的机会亦较
石蜡保藏
制作简单，不需特殊设备，且不需经常移种，效果好
保存时必须直立放置，所占位置较，同时也不便携带。从液体石蜡下面取培养物移种后，接种环在火焰上烧灼时，培养物容易与残留的液体石蜡一起飞溅，应特别注意
滤纸条保藏
较液氮、冷冻干燥法简便，不需要特殊设备

沙土管保藏
抗生素工业生产中应用最广，效果亦好。
营养细胞效果不佳
液氮超低温保藏法
除适宜于一般微生物的保藏外，对一些用冷冻干燥法都难以保存的微生物如支原体、衣原体、氢细菌、难以形成孢子的霉菌、噬菌体及动物细胞均可长期保藏，而且性状不变异
需要特殊设备
真空干燥法
设备相对简单，操作方便