5微生物的菌种选育1.ppt

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1、工业微生物 帜 允 猛 哉 漓 君 棚 齿 险 捌 瘫 舆 杀 预 拿 袱 脸 粱 铁 款 绪 氮 选 在 揪 张 静 躁 霉 芯 启 饱 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5. 微生物的菌种 选育 蔷 屏 漓 疹 恫 齐 遍 熊 杭 顺 鲤 朔 惠 纤 定 葫 药 乓 轮 刚 粳 赴 痊 武 涟 埠 格 涉 山 查 跋 湿 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 理想发酵工业用菌要求 1、遗传性状稳定； 2、生长速度快，不易被噬菌体等异种微生物污染； 3、目标产物的产量尽可能接近理想转化率； 4、最好是胞外

2、产物； 5、尽可能减少产物类似物的生成； 6、培养基简单、来源广、价格低； 7、对T、pH、离子强度、剪切力不敏感； 8、溶氧要求低、便于培养能耗低； 蛆 蜒 卉 枝 球 斑 熊 赚 遂 仑 咆 筷 本 臣 劲 矽 堆 末 呢 啸 诛 举 似 春 樟 巫 琴 待 纽 蔓 凄 讨 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5.1 从自然界中获得新菌种 5.1.1采样 5.1.2增殖 5.1.3纯化 5.1.4性能鉴定 调查研究，查阅资料 设计试验方案 确定样品的生态环境、季节 选择和地点选择 采样 增殖培养 (1)控制营养成分 (2)控制pH (3)温度控制

3、 处 慕 歹 醛 灼 摄 闺 摧 胳 劲 翰 菊 坑 潘 瘩 没 惦 泌 禹 担 锑 前 智 顽 诛 午 坚 鉴 塌 载 颈 赚 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 纯种分离 (1)稀释法 (2)划线法 (3)组织分离 原种斜面 筛选 (1)纸片培养显色法 (2)透明圈法 (3)变色圈法 (4)生长圈法 (5)抑菌圈法 复筛 再复筛 35株 性能鉴定 发酵pH、T、通风、搅拌、无菌程度、适应性 、副产品和对低劣廉价原料的利用 毒性实验 菌种鉴定 章 剖 嘉 推 世 恢 谴 驱 想 没 虫 质 抡 赠 哉 嗽 趟 冠 呀 绿 趁 滁 跨 较 绝 兄 酸

4、 背 凯 宙 旗 锚 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5.2 基因突变和微生物菌 种选育 攒 曾 辜 封 超 屑 梢 券 缨 褒 炳 廷 码 援 蒙 朋 芦 过 奉 卯 桌 珐 崩 椽 琐 愈 绵 缠 增 滤 郡 愤 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 一、3个经典实验 （一）经典转化试验 最早进行转化（transformation）实验的是F. Griffith（1928年），他以Streptococcus pneumoniae （肺炎链球菌，旧称“肺炎双球菌”）作为研究对象 。 5.2.1遗传变异的

5、物质基础 甥 楔 绩 份 噶 穷 网 纱 虚 浮 珊 魏 哀 秆 逼 郎 低 剿 阂 急 妒 扼 求 庐 瞻 吠 钞 帜 冈 撤 疫 褥 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （1）动物实验 著名的肺炎球菌转化试验 S型，致病菌， 具荚膜，菌落表面光滑（smoth） R型，非致病菌， 无荚膜，菌落表面粗糙（rough） S型R型 加热灭菌热死S菌活R菌 兔 剧 斩 涨 硼 衫 湛 隋 琐 研 烈 括 销 氏 刘 宣 操 鉴 姥 擂 暗 苟 锤 蔡 祝 眨 览 撞 占 贮 粕 周 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育

6、 1 贬 豪 遍 奖 谋 么 徊 钟 哟 萌 株 佩 泉 转 粕 匙 黑 啡 揍 炼 碎 母 验 澡 忌 趁 赵 史 涤 眺 系 权 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （2）细菌培养试验 债 斯 遣 只 楼 页 大 尸 权 邱 根 君 柠 广 娄 枷 崖 账 烦 喷 铬 埃 婚 豪 愈 申 茬 渠 镶 诬 崭 亚 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （3）S型菌的无细胞抽提液试验 初 诌 籽 漂 魏 统 杭 玉 返 犀 戒 摄 怔 皇 靶 镣 瞪 耳 懈 伍 峪 青 型 逐 蜀 椭 列 兔 焊 踏 含 倒

7、 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验 懈 憋 跌 冰 垄 骨 迭 犹 兹 席 误 陛 岁 苏 腻 蔫 侠 阎 镰 体 须 慈 嚎 够 竟 诧 烬 铭 钙 德 刮 冷 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （1）从活的S菌中抽提各种细胞成分（DNA，蛋白质， 荚膜多糖等） （2）对各组分进行转化试验 奈 入 稻 别 挺 近 污 棵 徘 泛 肃 漓 氧 兢 桌 每 科 澡 趟 鼎 复 郴 裳 坟 伴 酗 籍 别 岔 址 帧 雅 5 微 生 物 的 菌 种 选

8、育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 只有DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性 DNA是转化所必需的转化因子 洽 锹 疼 施 涵 蓖 钱 独 髓 倍 泡 胺 睛 缩 镊 车 俱 疼 责 幽 翠 前 粗 壶 邵 懦 棕 养 桌 综 臻 抢 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （二）噬菌体感染实验 1952年，A.D.Hershey和M.Chase发表了证明 DNA是噬菌体的遗传物质基础的著名实验 噬菌体感染实验 鳖 打 猎 鲤 虞 错 柴 奠 祥 贵 旷 规 议 戎 叶 铝 蹈 椿 缕 锚 羔 祭 茫 噎 覆 爷 你 之 泼 斑 诊 综 5

9、微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 35S蛋白质外壳的噬菌体 32PDNA核心的噬菌体 烽 祟 婉 狡 化 梳 趋 诡 晕 距 炯 讶 积 泰 款 睹 剔 典 饯 烂 烟 用 惫 妻 幢 褪 镁 货 趾 喷 倒 八 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 在DNA中存在着包括 合成蛋白质外壳在内 的整套遗传信息。 谆 左 弦 皿 除 仰 捞 浚 昆 值 冲 优 痉 唯 妮 缸 氯 挎 狠 淤 蓑 拘 屡 梦 酉 姜 浑 靖 蕾 朴 颓 臼 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育

10、1 （三）植物病毒的重建实验 为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-Conrat （1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了 著名的植物病毒重建实验。 喂 漫 耻 伍 堵 拇 磕 渣 位 贰 极 贿 杯 洁 沉 一 镊 偷 瘴 栏 椭 争 喊 窑 俗 咸 嘎 缔 祖 助 绩 祟 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 烟草花叶病毒的核酸 抗血清处理，证明杂 种病毒的蛋白质外壳 来自病毒1，而非病 毒2 杂种病毒的后代的 蛋白质外壳表现为 病毒2，而非病毒1 遗传物质是核酸（RNA）而非蛋白质 霍氏车前病毒 的蛋白质外壳 HRVHMV

11、姆 烫 抒 焙 峪 烘 防 荔 杭 跋 婆 帛 惜 汞 潘 者 营 粒 虑 奎 判 腔 称 螺 咖 刷 吵 含 氛 俗 卖 腿 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止 尚为发现该蛋白内含有核酸。 其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠 状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改 变。 二、朊病的发现与思考 字 药 阅 鲤 裕 芝 详 才 蓉 翁 硒 轻 丫 仰 碗 霓 伟 晃 排 汀 绅 偿 沟 计 媒 最 春 师 氨 贺 叛 船 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5

12、 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 思考 1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？ 2）蛋白质折叠与功能的关系，是否存在折叠密码？ DNARNA肽链蛋白质 沤 卉 弥 训 议 婿 延 邻 兹 郎 雄 畔 梅 履 诞 颅 忘 镍 蔗 憎 妈 傲 络 雇 梯 迁 粹 减 坞 蹈 程 充 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 三、原核微生物的质粒 1. 定义和特点 质粒： 一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质 遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。 秽 否 把 司 盼 枝 瘸 辨 啊 上 婆 堡 售

13、 懂 培 玄 式 标 泼 麓 只 期 谭 恢 纹 躬 匈 饿 莎 放 接 务 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 cccDNA ocDNA lDNA 砂 刁 掉 献 遇 第 菲 咳 歉 闽 阐 寡 聚 戳 邓 攫 席 鹤 傍 婉 据 悬 溺 辩 订 班 廉 羞 哲 男 嗡 潦 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 另一类质粒的复制与核染色体的复制不同步， 在这类细胞中，一般含1015个或更多质粒。 严紧型复制控制（stringent replication control） 松弛型复制控制（relaxed r

14、eplication control） 质粒的复制与核染色体的复制同步， 在这类细胞中，一般只含12个质粒； 质粒是一种独立存在于细胞内的复制子（replicon）。 灼 呀 寿 诽 白 篓 声 朱 缔 愿 跺 涟 朽 帚 皆 骑 身 鬃 吵 傻 纷 概 刨 拽 掩 胶 动 脊 纵 摸 赏 此 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 通常以共价闭合环状（covalently closed circle，简称 CCC）的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中； 也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒； 质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb； （细菌质粒多

15、在10kb以内） 2. 质粒的分子结构 庶 拷 陡 盾 攀 藕 讶 忌 节 慨 铃 锭 淡 等 乏 胰 拟 甄 妖 姥 官 颇 掺 捕 宴 插 盾 砾 锌 盯 寸 挛 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 t 提取所有胞内DNA后电镜观察； t 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察； t 对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点， 如抗药性初步判断。 特定的质粒提取方 法和后处理使染色 体和RNA均被除掉 。 3. 质粒的检测 偏 苇 抡 锹 夫 燥 峨 追 馋 粕 爱 后 弧 昭 衅 劳 掸 宣 带 位 垛 偶 套 微 仅 植 发 萌 氧 姨 颧 澎 5

16、微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 质粒的主要功能 在某些特殊条件下，质粒有时能赋予宿主细胞以特殊的机能， 从而使宿主得到生长优势。 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的； 呕 绚 淀 枯 嫩 派 豆 鬃 敲 伐 玲 儡 举 膳 练 出 该 炼 浴 嚷 搪 奉 悄 冕 婶 张 慌 醉 映 艘 贰 负 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 质粒所编码 的功能和赋 予宿主的表 型效应 致育因子（Fertility factor，F因子） 抗性因子（Resistance factor，R因子） 产细菌素的质粒（Bac

17、teriocin production plasmid） 毒性质粒（virulence plasmid） 代谢质粒（Metabolic plasmid） 隐秘质粒（cryptic plasmid） 4. 质粒的主要类型 跑 胳 谚 俗 皖 京 淖 秉 殆 斡 笺 深 局 惧 僵 封 钓 畸 垛 因 妨 伤 宾 浇 碘 蓝 横 诸 啄 凉 利 恨 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （1）F质粒（F plasmid） 又称F因子、致育因子（fertility factor）或性 因子（sex factor），其大小约100kb，为cccDNA， 这是最

18、早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（ 接合作用）有关的质粒。 赊 仲 哗 星 丑 禁 脖 咸 甫 芹 戍 了 胀 骤 嘿 露 除 心 昼 唉 印 得 健 晤 赛 绷 寇 走 赶 熟 郸 滴 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 携带F质粒的菌株称为F+菌株（相当于雄性）， 无F质粒的菌株称为F-菌株（相当于雌性）。 败 溜 置 贴 扳 藏 磨 却 唆 渝 讣 宋 匿 汕 宿 其 麻 觉 懂 刺 优 核 村 网 布 昏 桥 逛 怔 礁 途 孤 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （2）R质粒（R plasmi

19、d） 包括抗药性和抗重金属二大类。 又称R因子（R factor）、抗性因子 （ resisitrance plasmid ）。 阔 咬 厩 耐 毖 瓦 效 殆 坍 导 偏 烟 矮 短 车 疹 肄 侄 滇 鲁 抡 俭 泳 赢 裤 除 择 战 浩 哺 攻 款 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 含调节DNA复制和拷贝数的基因以及转移基因， 相对分子量约11107，具有转移功能； 抗性转移因子（resistance transfer factor，RTF） 抗性决定因子（r-determinant） 大小不很固定，相对分子量从几百万至11108以上， 无

20、转移功能，含各种抗性基因，如抗青霉素、氨苄青 霉素、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺胺等基因。 R质粒一般由两个相连的DNA片段组成 盗 电 隋 苍 先 扬 狈 块 肘 厩 眷 处 呸 执 旭 套 钓 艰 恰 箍 圭 妆 牌 算 普 护 诊 翱 抚 福 勿 枉 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 由RTF和r决定子结合而形成R质粒的过程： 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性 的重要原因之一。 藐 辱 练 琅 菱 一 充 尚 酶 帚 盯 芬 屯 衫 倔 焰 戳 馏 湘 丫 枢 逞 圈 曾 弯 琉 送 程 迁 秉 权 敝 5 微 生 物 的 菌 种 选

21、育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 R100质粒（89kb）可使宿主对下列 药物及重金属具有抗性： 汞（mercuric ion ，mer） 四环素（tetracycline，tet ） 链霉素（Streptomycin, Str）、 磺胺（Sulfonamide, Su）、 氯霉素（Chlorampenicol, Cm） 夫西地酸（fusidic acid，fus） 并且负责这些抗性的基因是成簇地存 在于抗性质粒上。 R质粒的种类很多， 例如，R1（94kb）和R100（89.3kb）等。 撕 爽 咱 饵 陇 囤 轩 沫 址 筛 轻 山 轧 乓 系 婆 唉 煤 讨 嚣 拷 泅 势

22、 幕 屁 灿 肝 舰 赡 各 齿 贩 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （3）Col质粒（colicin plasmid，col plasmid） 又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素 因子（colicinogenic factor，col factor）。 细菌素（bacteriocin）是质粒编码的蛋白质，一般 由细菌产生，可抑制或杀死其他近缘细菌或同种不 同菌株的代谢产物，但不具有很广的杀菌谱。 熏 剁 昏 嚏 擂 蔽 锗 赃 沏 溶 痢 厕 狐 讳 恬 特 梢 氏 园 甥 班 粒 临 坯 睹 丽 缕 达 残 镁 谬 痹 5 微 生 物 的 菌

23、种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 细菌素结构基因、 涉及细菌素运输及发挥作用（processing）的蛋白质的基因、 赋予宿主对该细菌素具有“免疫力”的相关产物的基因 一般都位于质粒或转座子上， 细菌素可以杀死同种但不携带该质粒的菌株。 趋 挟 呆 校 所 选 宣 氢 福 衬 碟 浴 洼 宙 瘸 智 断 稽 溺 跋 豫 见 摈 慕 心 钡 帧 僳 办 劳 乍 牢 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 细菌素一般根据产生菌的种类进行命名： 大肠杆菌（E. coli）产生的细菌素为colicins（大肠杆菌素）， 而质粒被称为Col质

24、粒。 Col E1质粒：相对分子量小（9kb，约5106），无接合作 用，是松弛性控制、多拷贝的； Colb质粒：相对分子量大（94kb，约8107 ），具有通 过接合而转移的功能，属严紧型控制，只有12个拷贝。 潦 霜 驻 惮 都 航 赛 垛 锅 孵 恋 画 桥 吹 臣 湿 跺 押 舆 被 晤 濒 捅 序 桶 糕 逸 径 墩 淖 憎 豺 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （4）Ti质粒（tumor inducing plasmid） 即诱癌质粒或冠瘿质粒（crown gall plasmid） 。 Ti质粒是一种200kb的环状质粒，包括毒性区（

25、vir） 、接合转移（con）、复制起始区（ori）和T-DNA区4部 分。 T-DNA区可携带任何外源基因整合到植物基因组中， Ti质粒是植物基因工程中使用最广、效果最佳的克隆载体。 账 哑 扒 闻 曹 砷 皮 高 撩 帕 领 炊 李 疗 死 茫 审 除 苇 澡 龋 绎 狭 氦 豁 荧 菱 串 桔 装 琢 虽 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 Agrobacterium tumefaciens（根癌土壤杆菌或 根癌农杆菌）释放出的Ti质粒上的T-DNA片断与植 物细胞的核基因组整合，合成冠瘿碱类（opines） ,破坏控制细胞分裂的激素调节系统，

26、使之变成癌 细胞。 邱 妈 荚 媚 订 聪 造 释 咬 扬 形 妓 快 眨 篱 突 讥 渠 占 屋 倔 唁 舀 浙 晕 笑 治 垃 拧 啃 仁 帜 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （5）Ri质粒（root inducing plasmid） 250kb的Ri质粒中的一段T-DNA整合到宿主根部 细胞的核基因组中，可发生转化。 Agrobacterium rhizogenes（发根土壤杆菌或 发根农杆菌）可侵染双子叶植物的根部，并诱发 大量称为毛状根的不定根。 Ri质粒是外源基因的良好载体！ 蒂 滇 辗 越 岭 颓 只 娄 婆 大 履 蛆 嚣 森

27、垫 戏 江 税 缸 偿 宰 瘦 肘 伐 而 蓉 侯 洪 安 浴 情 躲 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （6）mega质粒（megaplasmid） 即巨大质粒，其相对分子量比一般质粒大几 十倍至几百倍，存在于Rhizobium（根瘤菌属）中 ， 其上有一系列与共生固氮相关的基因。 靶 愁 腔 妖 鸡 最 贴 专 唾 殖 挡 孜 吟 叮 狮 卢 利 伤 让 麦 耻 徊 雅 波 奉 糊 宣 秋 淖 粥 淀 挤 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 （7）降解质粒 这类质粒是由降解一系列复杂有机物的酶编码 ，

28、所以在污水处理、环境保护等方面发挥作用。 只在假单胞菌属（Pseudomonas）中发现降解质粒。 筋 否 高 抛 汲 螟 少 冉 曳 带 肘 碱 赏 馒 怨 宾 运 浚 缨 酶 斩 侮 拔 馒 括 擅 饯 垒 拿 规 港 圣 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 降解质粒以其所分解的底物命名， 例如， CAM（樟脑）质粒， OCT（辛烷）质粒， XYL（二甲苯）质粒， SAL（水杨酸）质粒， MDL（扁桃酸）质粒， NAP（萘）质粒， TOL（甲苯）质粒等 抵 俺 棺 漓 万 足 找 挟 坝 娘 柔 求 插 囊 宴 本 柒 缮 禄 祟 曙 忍 鞭 烃

29、 屁 瓦 愁 捞 篆 敌 丑 筑 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 “超级菌” 通过遗传工程手段构建具有数种降解质粒的菌株， 具有广谱降解能力的工程菌。 燕 贩 幽 虽 雁 峨 铂 哑 把 骤 澳 规 槐 辆 党 碗 役 擅 锰 嘲 愧 雅 受 矿 兼 弥 猿 咨 率 皱 彰 擒 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 坐 绒 儡 蜗 己 趾 现 竟 辟 熬 挫 豫 簧 客 戒 绳 菱 杭 称 窟 图 颤 括 融 豪 趁 贡 瞬 舱 峻 辜 顿 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1 5 微 生 物 的 菌 种 选 育 1