周德庆微生物复习资料

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2) 抗药性质粒(抗各种抗生素,抗重金属等离子):例如R质粒 3) 产细菌素和抗生素质粒:例如Col质粒(大肠杆菌素质粒)

4) 具生理功能的质粒:例如Ri质粒(侵染双子叶植物的根部,整合到宿主的核基因组中,生出可再生新植株的毛状根);mega质粒(巨大质粒 其上有一系列与共生固氮相关的基因);降解性质粒。 5) 产毒质粒:例如Ti质粒(诱癌质粒)

第二节 基因突变和诱变育种

根据是否能够通过选择性培养基快速选择出来的突变株分为:

选择性突变株:1)营养缺陷型:无法再在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型。 2)抗性突变型:对某种化学药物或致死物理因子的抗性变异类型。 3)条件致死突变型:例如Ts突变株(温度敏感突变株) 非选择突变株:1)形态突变型:个体或菌落形态发生改变;

2)抗原突变型:细胞抗原结构发生变化(细胞壁有无;荚膜或鞭毛成分变异)例如L型细菌 3)产量突变型:代谢产物产量发生变化,更高为正变株,反之为负变株

(二)突变率:某一细胞在每一世代中发生某一形状突变的几率

(三)基因突变的特点 1)自发性;

2)不对应性(突变性状与引起突变的原因无直接对应关系); 3)稀有性;

4)独立性(某基因的突变率不受它种基因突变率的影响); 5)可诱变性;

6)稳定性(突变后的新遗传性状是稳定的); 7)可逆性(可发生正向突变也可发生回复突变)

(四)基因突变自发性和不对应性的实验证明: 1)变量试验;2)涂布试验;3)影印平板培养法

(五)基因突变及其机制

碱基置换(转换 颠换) 点突变(仅影响一对碱基) 移码突变 诱变 缺失

添加(重复 插入)

染色体畸变(影响DNA分子) 易位(转座) 基因突变 倒位 自发突变

转座:DNA序列通过非同源重组的方式,从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上某一部位的现象。凡具有转座作用的一段DNA序列,称转座因子。

(六)紫外线(UV)对DNA的损伤及其修复

1.光复活作用:把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下时,就可出现明显降低其死亡率的现象。因为在黑暗下经UV照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子会和光解酶结合,而这种复合物在可见光下时,此酶会因获光能而激活,使二聚体变为单体。

2.切除修复:是活细胞内一种用于被UV等诱变剂损伤后DNA 的修复方式之一,又称暗修复,是一种不依赖可见光,只通过酶切作用去除嘧啶二聚体,随后重新合成一段正常DNA链的核修复方式。 二、突变与育种

卡介苗:牛型结核分枝杆菌的减毒活菌苗,可提高人体尤其是儿童对结合分枝杆菌的免疫力,对预防肺结核有显著的效果。

诱变育种:利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群,在促进其突变率显著提高的基础上,采用简便、快速、高效的筛选方法,从中挑选出少数符合目的的突变株。诱变和筛选是两个主要环节。 基本环节:诱变——存活率——突变率——正变率——高产率——投产率

人们用最简单的低等生物作模型了解发生在复杂高等生物体内的各种突变事件的原因:

艾姆氏试验:是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的简便有效方法。

诱变育种中的几个原则: 1) 选择简便有效的诱变剂; 2) 挑选优良的出发菌株;

3) 处理单细胞或单孢子悬液(选用单核细胞);

表型延迟:遗传型虽已突变,但表型却要经染色体复制、分离和细胞分裂后才表现出来的现象。 4) 选用最适的诱变剂量; 5) 充分利用复合处理的协同效应;

6) 利用和创造形态、生理与产量间的相关指标; 7) 设计高效筛选方案; 8) 创造新型筛选方法;

3类诱变株的筛选方法:

1) 产量突变株的筛选:琼脂块培养法; 2) 抗药性突变株的筛选:梯度平板法; 3) 营养突变型突变株的筛选:

3类培养基:基本培养基:仅能满足某微生物的野生型菌株生长所需要的最低成分的组合培养基。 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。 补充培养基:凡只能满足相应的营养缺陷型突变株生长需要的组合或半组合培养基。 3类遗传型个体:野生型;营养缺陷型;原养型(营养要求在表型上与野生型相同) 营养缺陷型的筛选方法:1.诱变剂处理; 2.淘汰野生型;

3.检出缺陷型(夹层培养法;限量补充法;逐个检出法;影印平板法) 4)鉴定缺陷型:生长谱法

第三节 基因重组和杂交育种 杂交:细胞水平;重组:分子水平 一、 原核生物的基因重组

特点:1)片段性;

2)单向性(供体菌 受体菌);

3)转移机制独特而多样(转化;转导;接合;原生质体融合)

(一)转化:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而获得后者部分遗传性状的现象。 转化子:通过转化方式而形成的杂种后代。

感受态:受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态。 转化因子:离体的DNA片段。

转染:用提纯的病毒核酸去感染其宿主细胞或其原生质体,可增殖出一群正常病毒后代的现象。 (二)转导:通过缺陷噬菌体的媒介,把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中,通过交换与整合,使后者获得前者部分遗传性状的现象。

转导子:由转导作用而获得部分新性状的重组细胞。 普遍转导;局限转导

(三)接合:供体菌(“雄性”)通过性菌毛与受体菌(“雌性”)直接接触,把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者,使后者获得若干新遗传形状的现象。 接合子:通过接合而获得新遗传性状的受体细胞。

(四)原生质体融合:通过人为的方法,使遗传性状不同的两个细胞的原生质提进行融合,借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。 融合子:由此法获得的重组子。

二、 真核微生物的基因重组

1)有性杂交:一般指不同遗传型的两性细胞间发生的接合和随之进行的染色体重组,进而产生新遗传型后代的一种育种技术。

2)准性杂交:类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式。是一种在同种而不同菌株的体细胞间发生的融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子。自发性的原生质体融合现象。

第四节 基因工程

基因工程(遗传工程):人们利用分子生物学的理论和技术,自觉设计、操纵、改造和重建基因组,从而使生物体的遗传性状发生定向变异,以最大限度地满足人类活动的需要。

第五节 菌种的衰退、复壮和保藏(冷冻干燥保藏法;液氮保藏法)

第八章 微生物的生态

生态学:一门研究生命系统与其环境系统见相互作用规律的科学。 生态学的研究范畴:生物圈 生态系统 群落 种群 第一节

为什么土壤是微生物的大本营?

由于土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件,所以成了微生物生活的良好环境。

水体的自净作用:1)好氧菌对有机物的降解作用; 2)原生动物对细菌的吞噬作用;

3)噬菌体对宿主的裂解作用; 4)藻类对无机元素的吸收利用;

5)浮游动物和一系列后生动物通过食物链对有机物的摄取和浓缩作用。

第二节 微生物与生物环境间的关系

1) 互生:两种可单独生活的生物,当它们在一起时,通过各自的代谢活动而有利于对方,偏利于一方的生活方式。(好氧性自生固氮菌与纤维素分解菌生活在一起时,后者分解纤维素的产物有机酸可为前者提供固氮时的营养,而前者则向后者提供氮素营养物。)

2) 共生:是指两种生物共居在一起,相互分工合作、相依为命,甚至达到难分难解、合二为一的极其紧密的一种相互关系。(真菌与蓝细菌共生的地衣;根瘤菌与豆科植物的共生;白蚁与微生物的共生,微生物分解纤维素供白蚁营养,白蚁为微生物创造无氧环境而提供纤维素;瘤胃微生物与反刍动物的共生) 3) 寄生:一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表,从中夺取营养并进行生长繁殖,同时使后者蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系。(蛭弧菌与G-细菌)

4) 拮抗(抗生):指由某种生物所产生的特定代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。(泡菜乳酸菌产生的乳酸对其他腐败菌的拮抗作用;抗生素)

5) 捕食:一般指一种大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。(生物链)

第三节 微生物与自然界物质循环(生态系统的进化见P265图表) 一、 碳素循环(见P265) 二、 氮素循环(见P266) 三、 硫素循环和细菌沥滤

细菌沥滤:利用化能自养细菌对矿物中的硫或硫化物进行氧化,使它不断生产和再生酸性浸矿剂,并让低品位矿石中的铜等金属以硫酸铜等形式不断溶解出来,然后再采用电动序较低的铁等金属粉末进行置换,以此获得铜等有色金属或稀有金属。 四、 磷素循环

第四节 微生物与环境保护

富营养化:指水体中因氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。 污水的微生物处理:

1)COD(chemical oxygen demand)即化学需氧量,是表示水体中有机物含量的一个简便的间接指标,指1L污水中所含的有机物在用强氧化剂将它氧化后,所消耗氧的毫克数(mg/L)。

2)TOD(total oxygen demand)总需氧量,指污水中能被氧化的物质在高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量。TOD是评价某水质的综合指标之一,。

3)TOC(total organic carbon)即总有机含碳量,指水体内所含有机物中的全部有机碳的量。

第九章 传染与免疫 决定传染结局的三大因素

第十章 微生物的分类和鉴定

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