工业微生物育种

1)工业微生物：在发酵工艺中已经应用的或者具有潜在应用价值的微生物。

2)用于工业生产的微生物微生物菌种的特征：1.遗传稳定2.多产3.纯种4.生长旺盛5.产生产物时间短6.产物易分离7.抗性强8.能保持较长的良好经济性能9.菌株对诱变剂处理较敏感10.在规定的时间内，菌种必须产生预期数量的目的产物，并保持相对的稳定。

3)自然选育方法：诱变育种、杂交育种、代谢控制育种、基因工程育种。

4)基因突变：是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。

特点：自发性、诱发性、独立性、稀有性、遗传性、可逆性、不对应性。

1.同义突变和无义突变2.错义突变3移码突变。

突变的表现型：形态突变型、生化突变型（营养缺陷型）、条件突变型（温度突变型）、抗性突变型、抗原突变型、产量突变型。

突变修复：光修复、切补修复、重组修复、SOS修复、DNA聚合酶的校正作用。

表现延迟：微生物通过自发突变或人工诱变而产生的新基因型，需要经过2个世代以上繁殖复制才能表现出来。

（波动实验）5)诱变剂：凡能诱发生物基因突变，并且突变频率远远超过自发突变率的物理因子或化学物质。

种类：物理诱变剂、化学诱变剂、生物诱变剂。

6)紫外线诱变：光谱范围40~390nm。

有效波长200~300nm。

最有效的波长253.7nm。

相对剂量15w 30cm 紫外线诱变机制：形成嘧啶二聚体。

紫外线诱变的步骤和方法：1.出发菌株的选择2.将菌种培养到最佳生理状态（对数期）约16~24小时。

霉菌和放线菌培养到大部分孢子刚刚萌发3.制备菌悬液4.紫外线照射：紫外灯先预热20分钟稳定光波取单细胞悬液5~6ml于于灭菌培养皿中放在离灯30cm处5.后培养6稀释涂皿。

7)化学诱变剂：是一类能对DNA起作用改变起结构并引起遗传变异的化学物质。

种类：碱基类似物、烷化剂、移码突变剂特点：作用专一性、具有毒性、90%以上是剧毒药品或者致癌物质。

8)碱基类似物：是一类和天然的嘧啶嘌呤等四种碱基分子结构相似的物质。

1.工业微生物育种在发酵工业中的作用如何？其目的是什么？工业微生物育种建立在：（1）遗传和变异（微生物遗传学）的基础之上；（2）物理和化学诱变剂的发现和应用；（3）工业自动化（自动仪表装置和微机）。

工业微生物育种在发酵工业中占有重要地位，是决定该发酵产品能否具有工业化价值及发酵过程成败与否的关键。

2.工业微生物发展经历了哪几个阶段？1)自然选育阶段2)人工诱变选育阶段3)杂交育种阶段4)代谢控制育种阶段5)基因工程育种阶段3.工业微生物育种的核心指标有哪些？1)在遗传上必须是稳定的。

稳定性。

2)易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体。

3)必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体。

4)种子的生长必须旺盛、迅速。

5)产生所需要的产物时间短。

转化率。

6)比较容易分离提纯。

7)有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。

8)能保持较长的良好经济性能。

产率。

9)菌株对诱变剂处理较敏感，从而可能选育出高产菌株。

10）在规定的时间内，菌株必须产生预期数量的目的产物，并保持相对地稳定。

4.革兰氏阳性和阴性菌的细胞壁结构有何差异？它们对溶菌酶和青霉素的敏感有何不同？5.缺壁细菌有哪些类型和异同？制备缺壁细菌主要有哪些途径？原生质体：G+菌经溶菌酶或青霉素处理；球状体：G-菌，残留部分细胞壁。

是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。

L型细菌：自发突变形成细胞壁缺陷菌株；6.原生质体制备时，为什么不同微生物要选择不同的酶？举例说明。

酶在原生质体制备中主要用来酶解细胞壁的，不同的微生物其细胞壁成分及含量可能不同，所以要用不同的酶。

酵母菌的细胞壁主要成分有葡聚糖、甘露聚糖蛋白质、几丁质。

霉菌的细胞壁：主要成分是纤维素、几丁质、葡聚糖等。

藻类的细胞壁：主要成分有纤维素构成结构骨架。

7.基因组、基因、密码子、简并、同义密码子的概念是什么？一、基因组1. 原核生物就是它的整个染色体，原核生物的基因组较小，DNA的含量低，如E.coli的DNA分子质量为2.4×109Da，相当于4.2×106bp，含有3000-4000个基因，SV40病毒仅5个基因。

工业微生物育种学一、微生物资源多样性微生物资源多样性是工业微生物育种学的基础。

微生物世界中存在着广泛的物种多样性，这些物种具有各种各样的生理生化特性，能够产生丰富的代谢产物。

了解和利用这些多样性，是进行工业微生物育种的前提。

二、遗传物质基础遗传物质基础是工业微生物育种学的核心。

掌握微生物的基因组结构、基因表达调控等基本遗传信息，有助于我们理解微生物的生长、代谢等生命活动，以及如何对其进行改造和优化。

三、突变机制与诱变育种突变机制与诱变育种是工业微生物育种学的重要手段。

突变是指基因组中DNA序列的改变，而诱变育种则是利用诱变因素诱导微生物发生突变，再从中筛选有益突变株的方法。

了解突变机制有助于我们预测和控制突变的发生，提高育种效率。

四、基因工程育种基因工程育种是工业微生物育种学的核心技术。

通过基因工程技术，我们可以精确地对微生物进行遗传改造，实现定向进化，提高微生物的生产能力和性能。

基因工程育种具有精度高、见效快等特点，已成为工业微生物育种的主要手段。

五、菌种筛选与初筛技术菌种筛选与初筛技术是工业微生物育种学的重要环节。

通过筛选，我们可以从自然界或实验室中大量菌株中挑选出发酵性能优良、生产能力强的菌株。

初筛技术包括菌落形态观察、生理生化特性检测等方法，是菌种筛选的基础。

六、菌种改良与性能评价菌种改良与性能评价是工业微生物育种学的重要内容。

通过遗传操作和定向进化等技术手段对菌株进行改良，提高其生产能力和性能。

性能评价则是对改良后菌株进行全面的表征和评估，确保其满足工业生产的需求。

七、发酵过程优化发酵过程优化是工业微生物育种学的关键环节。

发酵过程涉及到菌株的生长、代谢等多个方面，是工业微生物育种的最终目标。

通过优化发酵条件、控制发酵过程等方法，可以提高微生物的发酵效率和产物产量。

八、工业微生物应用实例工业微生物应用实例展示了工业微生物育种学的实际价值。

通过具体的应用实例，我们可以了解工业微生物育种在生产实践中的重要性和作用，进一步推动工业微生物育种学的发展和应用。

现代工业微生物育种一、诱变育种诱变育种是通过使用物理或化学方法，如紫外线、X射线、化学诱变剂等，诱导微生物发生基因突变，从而产生具有新性状的菌株。

这种方法可以大幅度提高微生物的变异频率，为育种工作提供了丰富的材料。

二、基因工程育种基因工程育种是通过人工构建基因表达载体，将其导入到微生物中，从而实现基因的转移和表达。

这种方法可以定向地改造微生物的遗传物质，使其表达出所需的性状。

基因工程育种具有高度定向性和可预测性，是现代工业微生物育种的重要手段之一。

三、代谢工程育种代谢工程育种是通过改变微生物的代谢途径，提高其代谢产物的产量或改变代谢产物的性质，从而获得所需的菌株。

这种方法需要对微生物的代谢过程有深入的了解，并能够精确地调控其代谢网络。

代谢工程育种在现代工业微生物育种中具有重要的应用价值。

四、组合生物合成育种组合生物合成育种是通过构建多个基因的组合文库，并筛选出具有所需性状的菌株。

这种方法类似于基因工程育种，但具有更高的遗传复杂性，可以创造出更丰富的变异类型。

组合生物合成育种在现代工业微生物育种中已经成为一种重要的策略。

五、定向进化育种定向进化育种是一种模拟自然进化过程的育种方法。

它通过对大量随机突变体进行筛选和选择，以实现所需性状的定向进化和优化。

定向进化育种可以在短时间内获得高度适应特定条件的优良菌株，具有很高的应用价值。

六、菌种保藏与复壮菌种保藏与复壮是工业微生物育种的重要环节。

通过科学的保藏方法，可以保持菌种的活力和遗传稳定性；而复壮则是通过一定的手段使保藏的菌种恢复活力，以保证其用于生产的性能。

七、基因组编辑育种基因组编辑育种是利用基因编辑技术对微生物基因组进行精确的编辑和改造，以实现定向改良和创造新品种的目的。

目前常用的基因组编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、ZFNs和TALENs等。

基因组编辑育种具有高度精确性和可控性，为现代工业微生物育种提供了强有力的工具。

工业微生物育种复习题解析第一章绪论1.什么是工业微生物？作为工业微生物应具备哪些特征？答：工业微生物：对自然环境中的微生物经过改造，用于发酵工业生产的微生物。

具备特征：(1)菌种要纯(2)遗传稳定且对诱变剂敏感(3)成长快，易繁殖(4)抗杂菌和噬菌体的能力强(5)生产目的产物的时间短且产量高(6)目的产物易分离提纯2.工业微生物育种的基础是什么？答：工业微生物育种的基础是遗传和变异。

3.常用的工业微生物育种技术有哪些？答：常用技术：(1)自然选育【选择育种】(2)诱变育种(3)代谢控制育种(4)杂交育种(5)基因工程育种第二章微生物育种的遗传基础1.基因突变的类型有哪些？答：有碱基突变，染色体畸变2.叙述紫外线诱变的原理？答：原理：紫外线对微生物诱变作用，主要引起DNA的分子结构发生改变（同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体），从而引起菌体遗传性变异。

3.基因修复的种类有哪些？答：种类：(1)光复活修复(2)切除修复(3)重组修复(4)SOS修复4.真核微生物基因重组的方式有哪些？答：方式：(1)有性杂交(2)准性生殖(3)原生质体融合第三章出发菌株的分离与筛选1.什么是富集培养？答：富集培养：指在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，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的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境中的优势种，以利于分离到所需要的菌株。

2.哪些分离方法能达到“菌落纯”？哪些分离方法能达到“细胞纯（菌株纯）”？答：菌落纯：稀释分离法、划线法、组织法细胞纯：单细胞或单孢子的分离法3.分离好氧微生物常用的方法有哪些？答：(1)稀释涂布法(2)划线分离法(3)平皿生化反应分离法4.平皿生化反应分离法有哪些？分别用来筛选哪些菌？各自原理如何？答：(1)透明圈法原理：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊，能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小可以放映该菌株利用底物的能力。

工业微生物育种第一章绪论1.工业微生物菌种具备特征：1）菌种要纯2）目的产物的产量较高且稳定3）生长快，易繁殖4）抗杂菌和噬菌体的能力强5）微生物的发酵培养基来源广，价格低6）生产目的产物的时间短7）目的产物易分离纯化。

2.工业微生物育种的基础及作用：遗传与变异改良微生物并培育出各种有娘的工业微生物菌种。

3.工业微生物育种在发酵工业中的作用：不仅可以为发酵工业提供合适的菌种，还可不断提高发酵产品的产量和质量，甚至可培育出全新的菌种以生产新的发酵产品。

4.工业微生物育种的方法：1）自然选育（选择育种，通过改变群体的遗传结构，去掉不良细胞，使优良基因不断增加）2）右边育种（通过人工诱变剂）3）代谢控制育种（先诱变破坏微生物正常代谢）4）杂交育种（通过基因重组）5）基因工程育种第二章微生物育种的遗传基础1.原核微生物产生变异的方式：转化，转导，结合，原生质体融合。

2.真核微生物产生变异的方式：有性杂交，准性生殖，原生质体融合。

3.核基因：细胞核内的DNA即染色体上的DNA，是微生物生长繁殖的必需基因，直接控制初级代谢产物的合成，间接控制次级代谢产物的合成。

4.核外基因：是细胞质中的DNA，是微生物的非必需基因，与次级代谢产物的合成有关。

5.表型延迟：有些基因发生突变后，要经两代以上的繁殖复制，表型才能相应的改变。

6.基因突变的类型：1）碱基的变化（碱基置换，移码突变）2）染色体畸变（缺失，重复，倒位，易位等结构变化）3）染色体数目变异（包括染色体单条的变化和整倍的改变）4）遗传信息的变化（同义突变，中性突变，错义突变，无义突变）7.基因突变的修复机制：光复活修复，切除修复，重组修复，SOS修复。

8.基因突变与表型的关系：基因突变指生物体的遗传物质发生改变，从而引起表型的变异。

同义突变与中性突变表型不变，错义突变与无义突变表型改变。

9.原核生物基因重组的特点：通常只有部分遗传物质的转移和重组，形成部分二倍体再进行重组。