工業(yè)微生物育種

1、輻射誘變改良工業(yè)菌種（育 種）,,1.1 誘發(fā)突變1.1.1輻射與誘變（1）輻射：上下左右四面八方傳遞能量的過程？電離輻射：X射線、α射線、β射線、γ射線、等 離子、中子和質(zhì)子等非電離輻射：紫外線 ?和?射線的穿透力很弱，故只能用“內(nèi)照射”。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般不用? 射線，只用?射線。?射線常用輻射源是P32和S35，尤以P32使用較多 （2）電離輻射誘變途徑：

2、物理作用→化學(xué)作用→生物學(xué)作 用。,（3）輻射劑量及表示方法 定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量被照射的物質(zhì)所吸收的能量數(shù)值，稱為輻 射劑量。 ?射線和r射線：用“倫琴”（r）表示，即在1克空氣中吸收83爾格（erg）輻射的能量。 中子：?jiǎn)挝皇恰胺e分流量”。即每平方厘米的截面上通過的中子數(shù)（n/cm2）。 ? 射線：用“微居里”表示

3、。具體是每克物質(zhì)吸收多少“微居里”（?cu）的放射性同位素。 微居里是放射強(qiáng)度單位，表示每秒鐘有3-7×104個(gè)原子核發(fā)生蛻度。,（4）電離輻射致變的機(jī)理 照射→原發(fā)電離→次級(jí)電離→基因分子結(jié)構(gòu)改組→基因突變 基因突變的頻率與輻射劑量成正比，即劑量增加一倍，突變頻率增加一倍，但突變率不受輻射強(qiáng)度的影響。 輻射強(qiáng)度是指單位 時(shí)間內(nèi)照射的劑量數(shù)， 即劑量率，倘若照射劑 量不變

4、，不管單位時(shí)間 內(nèi)所照射是多還是少， 基因突變率總是保持一 致。,2.1突變的分子機(jī)理,2.1.1點(diǎn)突變1、點(diǎn)突變 概念：?jiǎn)螇A基對(duì)置換，也稱點(diǎn)突變。 置換方式： 轉(zhuǎn)換：同一類堿基間的置換，如嘧啶被嘧啶置換； 顛換：不同類堿基間的置換，如嘧啶被嘌呤置換。,2、堿基置換的內(nèi)源機(jī)制 （1）5-甲基胞嘧啶（5 mC)的脫氨作用:人類基因組中70%~90%

5、的5 mC發(fā)生在CpG二核苷酸中，而15%的CpG發(fā)生5 mG；這些甲基化的CpG一般是分散存在的，“CpG”島則一般為非甲基化的。,（2）DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)差錯(cuò)：復(fù)制過程中堿基錯(cuò)配不能被錯(cuò)誤 修復(fù)系統(tǒng)有效地校正，就會(huì)導(dǎo)致堿基對(duì)置換突變。,（3）滑移錯(cuò)配：模板鏈上的堿基滑動(dòng)脫出配對(duì)位置，使引物與模板鏈發(fā)生過渡性錯(cuò)排，最后在復(fù)制時(shí)導(dǎo)致堿基的錯(cuò)誤摻入。滑移錯(cuò)配在模板上同一堿基連續(xù)排列時(shí)更易發(fā)生。,（4）脫氨基效應(yīng)：亞硝酸可使腺嘌呤（A）脫

6、去氨基成為次黃嘌呤（H）使胞嘧啶（C）脫去氨基成為尿嘧啶（U），使鳥嘌呤（G）脫去氨基成為黃嘌呤（I）。前兩個(gè)變化均導(dǎo)致堿基錯(cuò)配：,（5）脫嘌呤效應(yīng)：一些化學(xué)物質(zhì)（包括酶）可引起脫嘌呤作用， 如果不能有效的修復(fù)，由于模板鏈上沒有堿基，DNA聚合酶會(huì)錯(cuò)誤地?fù)饺雺A基，則會(huì)導(dǎo)致堿基置換。腺嘌呤是最容易摻入的堿基。 （6）氧化性損傷堿基：氧自由基（如過氧化氫、羥基等）的氧化作用DNA，其主要產(chǎn)物是8—羥鳥嘌呤，它可引起G→T或 A

7、 →C的顛換。 （7）紫外線損傷：紫外線可引起G → A和C → T的置換。另外紫 外線還可以引起嘧啶二聚體的形成而改變DNA的空間結(jié)構(gòu)。,2.1.2 移碼突變移碼突變：基因編碼序列中插進(jìn)額外堿基或缺失應(yīng)有堿基引起插入或缺失點(diǎn)及后面編碼信息發(fā)生改變?？梢疱e(cuò)義、無義及通讀等一系列突變。,移碼突變：脫嘌呤、DNA嵌入劑的嵌入、以及DNA復(fù)制錯(cuò)誤、輻 射等很多原因都可引起移碼突變。,2.1.3 基因內(nèi)外非編碼區(qū)的突變（1

8、）內(nèi)含子突變（一般為中性突變） （1）突變破壞內(nèi)含調(diào)控元件時(shí)： （2）突變產(chǎn)生隱秘的剪接位點(diǎn)時(shí)： （3）突變剪接位點(diǎn)時(shí)：（2）非翻譯區(qū)域突變（一般為中性突變），但有時(shí)會(huì)通過影 響蛋白質(zhì)合成、RNA穩(wěn)定性或RNA轉(zhuǎn) 移來影響 轉(zhuǎn)錄