山东理工大学：《食品微生物学》课程教学课件（电子教案）11.基因重组，菌种选育及保藏

山东理工大学教案第11次课教学课型：理论课口实验课口习题课口实践课口技能课口其它口主要教学内容（注明：*重点#难点）：1.微生物的基因重组。#2.微生物的菌种选育。*3.微生物菌种的保藏和复壮。教学目的要求：了解不同类型微生物的基因重组；掌握微生物菌种的筛选程序；了解微生物菌种保藏和复壮的方法。教学方法和教学手段：课堂讲授，利用多媒体。讨论、思考题、作业：参考资料：《食品微生物学》中国农业大学出版社，杨洁彬主编；《微生物学教程》高等教育出版社，周德庆主编。注：教师讲稿附后

山 东 理 工 大 学 教 案 第 11 次课 教学课型：理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）： 1. 微生物的基因重组。＃ 2. 微生物的菌种选育。* 3. 微生物菌种的保藏和复壮。 教学目的要求： 了解不同类型微生物的基因重组； 掌握微生物菌种的筛选程序； 了解微生物菌种保藏和复壮的方法。 教学方法和教学手段： 课堂讲授，利用多媒体。 讨论、思考题、作业： 参考资料： 《食品微生物学》中国农业大学出版社，杨洁彬主编； 《微生物学教程》高等教育出版社，周德庆主编。 注：教师讲稿附后

三、微生物的基因重组基因重组：遗传物质从一个微生物细胞向另一个微生物细胞传递而达到基因的改变，形成新的遗传型个体的过程。特点：不发生任何碱基对结构上的变化（一）原核生物的基因重组1.转化一个种或品系的生物吸收来自另一个种或品系生物的遗传物质，通过交换组合把它整合到自己的基因组中去，从而获得后者某些遗传性状的现象。转化子：转化后的受体菌转化因子：供体菌的DNA片段感受态：细胞能从环境中吸收转化因子的生理状态。影响感受态出现的因素：菌种的遗传特性、生理状态、培养环境等。转化过程：从供体菌中提取DNA片段★与受体细胞结合★DNA片段中的一条链降解，另一条侵入与受体细胞染色体上的同源区段配对★合成双链影响转化效率的因素：受体细胞的感受态、受体细胞的限制酶系统和其它核酸酶、受体和供体细胞的同源性。2.转导以噬菌体为媒介，把一个菌株的遗传物质导入另一个菌株，并使该菌株获得另一菌株的遗传性状。转导过程：噬菌体侵染供体细胞★供体染色体断裂，噬菌体蛋白质衣壳和DNA合成衣壳包裹供体DNA片段★侵染受体菌株，★供体DNA片段整合到受体DNA上。3.接合供体和受体菌直接接触传递遗传物质，遗传类型不同时称为杂交，供体菌和受体菌的不同是有无F因子。F因子是一种质粒，能自主地与染色体进行同步复制和转移到其它细胞中。接合过程：F+与F-配对一★细胞间形成接合管一★F菌株F因子的1条链断裂、解旋并进入F★供体细胞内重新合成1条新链并形成双链F因子→受体细胞内也合成1条互补链并形成F因子双链。4.溶源性转变由于噬菌体溶源现象，使菌株遗传性状发生改变的现象。与转导的不同：噬菌体不携带供体的基因，只是把自己的DNA整合到受体菌株。（二）真核微生物的基因重组1.有性杂交：遗传性状不同的2个性细胞相互接合，通过质配、核配、减数分裂，部分染色体发生随机交换，由此产生重组染色体及新的遗传型。2.准性生殖：同一种生物的不同来源的2个体细胞融合后，不经过减数分裂和接合的交替，不产生有性孢子和特殊的囊器，仅导致低频率的基因重组。过程：菌丝联结→形成异核体（两个核）★形成杂合二倍体（两个核融合）单倍体化，形成单倍体杂合子。四、微生物的菌种选育

三、微生物的基因重组 基因重组：遗传物质从一个微生物细胞向另一个微生物细胞传递而达到基因的改变，形成新的遗传型个 体的过程。 特点：不发生任何碱基对结构上的变化 （一）原核生物的基因重组 1.转化 一个种或品系的生物吸收来自另一个种或品系生物的遗传物质，通过交换组合把它整合到自己的基 因组中去，从而获得后者某些遗传性状的现象。 转化子：转化后的受体菌 转化因子：供体菌的 DNA 片段 感受态：细胞能从环境中吸收转化因子的生理状态。 影响感受态出现的因素：菌种的遗传特性、生理状态、培养环境等。 转化过程： 从供体菌中提取 DNA 片段 与受体细胞结合 DNA 片段中的一条链降解，另 一条侵入 与受体细胞染色体上的同源区段配对 合成双链 影响转化效率的因素： 受体细胞的感受态、受体细胞的限制酶系统和其它核酸酶、受体和供体细胞的同源性。 2.转导 以噬菌体为媒介，把一个菌株的遗传物质导入另一个菌株，并使该菌株获得另一菌株的遗传性状。 转导过程：噬菌体侵染供体细胞 供体染色体断裂，噬菌体蛋白质衣壳和 DNA 合成 衣壳包裹供体 DNA 片段 侵染受体菌株 供体 DNA 片段整合到受体 DNA 上。 3.接合 供体和受体菌直接接触传递遗传物质，遗传类型不同时称为杂交。 供体菌和受体菌的不同是有无 F 因子。F 因子是一种质粒，能自主地与染色体进行同步复制和转移到 其它细胞中。 接合过程：F＋与 F－配对 细胞间形成接合管 F＋菌株 F 因子的 1 条链断裂、解旋并进入 F－ 供体细胞内重新合成 1 条新链并形成双链 F 因子 受体细胞内也合成 1 条互补 链并形成 F 因子双链。 4.溶源性转变 由于噬菌体溶源现象，使菌株遗传性状发生改变的现象。 与转导的不同：噬菌体不携带供体的基因，只是把自己的 DNA 整合到受体菌株。 （二）真核微生物的基因重组 1.有性杂交：遗传性状不同的 2 个性细胞相互接合，通过质配、核配、减数分裂，部分染色体发生随机 交换，由此产生重组染色体及新的遗传型。 2.准性生殖：同一种生物的不同来源的 2 个体细胞融合后，不经过减数分裂和接合的交替，不产生有性 孢子和特殊的囊器，仅导致低频率的基因重组。 过程：菌丝联结 形成异核体（两个核） 形成杂合二倍体（两个核融合） 单倍体化，形成单倍体杂合子。 四、微生物的菌种选育

（一）自然界工业菌种的筛选程序采样★增殖培养培养分离★筛选★毒性试验（二）微生物的诱变育种出发菌株选择★同步培养单细胞悬液制备★诱变处理++★中间培养分离筛选→（三）微生物的杂交育种五、微生物菌种的保藏及复壮1.微生物菌种的保藏微生物生长的条件：温度、水分、氧气、营养、pH等微生物保藏的原理：采用低温、干燥、缺氧、缺之营养、添加酸度中和剂等方法，使微生物生长代谢受到抑制。菌种保存方法：A：蒸馏水悬浮法：保存时间较短B：斜面传代保藏法：实验室用，46℃，每3～6个月转接1次。C：矿物油浸没法：隔绝空气D：干燥载体保存法：沙土管，保存孢子或芽孢，1～10年。E：冷冻保藏：-20℃普通冷冻保藏：1～2年，多数微生物不适用。-60℃超低温冷冻保藏：添加冷冻保护剂，5年。-196℃液氮冷冻保藏：工业微生物菌种最好的保藏方法F：真空冷冻干燥保藏：真空冻干，不需要冷藏，10年。2.菌种退化与复壮退化：菌株生产性状的劣化或有些遗传标记的消失。原因：基因的负突变，随传代次数增加，负突变个体的比例逐渐升高。防止措施：合理育种、合理的培养基（限制性、抑制剂）、合理的培养条件（低温、干燥、缺氧）、控制传代次数、有效的菌种保藏方法。复壮：纯种分离、诱变

（一）自然界工业菌种的筛选程序 采样 增殖培养 培养分离 筛选 毒性试验 （二）微生物的诱变育种 出发菌株选择 同步培养 单细胞悬液制备 诱变处理 中间培养 分离筛选 （三）微生物的杂交育种 五、微生物菌种的保藏及复壮 1.微生物菌种的保藏 微生物生长的条件：温度、水分、氧气、营养、pH 等 微生物保藏的原理：采用低温、干燥、缺氧、缺乏营养、添加酸度中和剂等方法，使微生物生长代谢受 到抑制。 菌种保存方法： A：蒸馏水悬浮法：保存时间较短 B：斜面传代保藏法：实验室用，4～6℃，每 3～6 个月转接 1 次。 C：矿物油浸没法：隔绝空气 D：干燥载体保存法：沙土管，保存孢子或芽孢，1～10 年。 E：冷冻保藏： -20℃普通冷冻保藏：1～2 年，多数微生物不适用。 -60℃超低温冷冻保藏：添加冷冻保护剂，5 年。 -196℃液氮冷冻保藏：工业微生物菌种最好的保藏方法。 F：真空冷冻干燥保藏：真空冻干，不需要冷藏，10 年。 2.菌种退化与复壮 退化：菌株生产性状的劣化或有些遗传标记的消失。 原因：基因的负突变，随传代次数增加，负突变个体的比例逐渐升高。 防止措施：合理育种、合理的培养基（限制性、抑制剂）、合理的培养条件（低温、干燥、缺氧）、控 制传代次数、有效的菌种保藏方法。 复壮：纯种分离、诱变