第七章_微生物的生长繁殖与遗传变异

（三）基因突变的机制：
1.自发突变(spontaneous)：在非人为的情况 下由于遗传 物质的微小变化引起的性状变 异。
原因可能是： 1）背景辐射和环境因素； 2）自身有毒产物的积累； 3）互变异构效应； 4）环出效应等。
2、诱发突变：
是指微生物在人为诱变剂的作用下所生的突变。
机制：
1）碱基对的置换（点突变）：转换和颠换 2）移码突变：
1.现象： 2.原因： 3.细胞特点:
4.此期长短：
与菌种遗传特性、菌龄、接种量、培养条件有关。
5.意义：
在实际工作中，缩短lag phase 的措施： 1）加大接种量 2）先用对数期的种子 3）调整培养基成分，使种子培养基含有发酵培养基的成分 4）选用繁殖快的菌种
（二）对数期(指数期，log phase)
1.现象： 2. 特点:
3.出现原因：
1）营养物质大量消耗； 2）有毒代谢产物大量积累； 3）外界条件影响（pH、高细胞浓度，氧化还原电位等）
4. 意义：
1）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等）， 生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下： • 补充营养物质（补料） • 调pH • 调整温度 2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。
（四）衰亡期 1.现象：
2. 特点：
二、连续培养
（一）恒浊培养
概念：在恒浊器内，调节培养 基流速，使细菌培养液浊度保持 恒定的连续培养方法。 原理： 特点：
（二）恒化培养
概念：以恒定流速使营养物质浓 度恒定而保持细菌生长速率恒定 的方法。 原理： 特点：
How to maintain Exponential Growth?
（2%）显示特殊荧光反应的原理而设计. 每个细菌细胞平均含DNA 8.4×105ng 4. 生理指标测定法：即微生物分析法
第二节 微生物的生长
一、分批培养(Batch culture)： 把微生物接种于一定容积的培养基中，培养 后一次收获的培养方法。（封闭系统）
连续培养(Continuous culture): 指微生物在整个生长时间，以一定的方法 （恒浊、恒化）使微生物持续的以较恒定的生 长速率生长的培养方法。（开放系统）
1. 现象： 2.细胞特点：
２．代时（世代时间Ｇeneration time, G）：
单个细胞完成一次分裂所需要的时间
G= t / n= t1 — t0 3.3(lgx—lgx0)
（１）Ｇ与菌种有关； （２）受培养条件(温度、营养成分）的制约；
同一菌种在不同培养条件下代时不同
３．影响对数期因素:
(三)稳定期（stationary phase):
3．微菌落法：
• 一定体积的菌液+半固体培养基滴加在无菌玻片上， 培养2-4小时，显微镜下计数片上的微菌落数。
三、霉菌生长的测定
• 1、平皿的测定 • 2、U形管培养法
四、生物量的测定
1．菌体干重法： 2．菌体含N量测定法：凯氏定氮法
总Pro量 = 总N量%× 6.25 3. DNA法：
利用DNA可与3，6—二氨基苯甲酸 —盐酸溶液
• Spread plate method • Pour plate method
• The plates required to have between 30 and 300 colonies.
一、直接计数法：总菌数法（死菌&#数器计数法 3．比浊法 4．滤膜法：
二、细菌生长曲线
The Growth Cycle of Populations
• Lag phase • Exponential phase • Stationary phase • Death phase
The Growth Cycle of Populations
（一）延滞期（迟缓期，停滞期，lag phase）
以噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA 片段携带到受体细胞中，使后者获得前者 部分遗传性状的现象，称为转导。获得新 遗传性状的受体细胞，称转导子。
Transduction
Generalized transduction
Specialized transduction
Specialized transduction
诱变剂使DNA分子中的一个或少数几个核苷酸的 增添（插入）或缺失所引起的突变，是DNA分子 微小损伤。 3）染色体畸变：缺失、添加、倒位和易位
第五节 基因重组
➢ 原核生物的基因重组 ➢ 真核生物的基因重组
基因重组：
把两个不同性状个体内的遗传基因 转移到一起，经遗传物质重新组合后， 形成新遗传型个体的方式。
（三）接合(conjugation)
概念：
供体与受体菌直接接触，借性菌毛传递 大段DNA的过程。使受体菌获得供体菌的遗传 性状的现象，称为接合。通过接合而获得新性 状的受体细胞就称接合子。
Conjugation between different bacteria
（四）原生质体融合（protoplast fusion）
第七章 微生物生长繁殖与遗传变异
第一节 微生物生长的测定
Measurement of cell growth
• Total cell count (direct observation under microscope)
• Viable count (plate count or colony count)
使遗传性状不同的两细胞的原生质 体发生融合，并发生遗传重组以产生融 合子（fusant）的过程。
过程：
二、真核微生物的基因重组 （一）有性杂交 （二）准性杂交（parasexual hybridization）
1. 准性生殖
同种异株的两个体细胞融合，不经减数分裂而导 致低频基因重组发生的一种繁殖方式。 （单倍体体细胞重组）
Mechanism of transformation
Mechanism of transformation
dsDNA
供体菌（str r） 链霉素抗性基因
感受态受体菌（strs）
酶解与吸收单链 同源区段配对
单链整合
转化子（str r）
复制与分离
非转化子（strs）
（二）转导(transduction) 概念：
A small amount of agar has been added to keep the liquid from becoming disturbed and the redox dye, resazurin, which is pink when oxidized and colorless when reduced, is added as a redox indicator.
2. 准性生殖的意义：
连续培养的优点
1、缩短发酵周期，提高设备的利用率； 2、便于自控。降低动力消耗及劳动强度； 3、产品均一；
连续培养的缺点
易杂菌污染；菌种易退化
三、同步生长：
同步生长：通过培养，使微生物细胞都 处于细胞分裂的相同阶段。
获得同步生长的方法：
1. 机械法— 收集同样大小的细胞
密度梯度离心： 选择性滤膜法:
A: obligate aerobes B: Anaerobes C: Facultative aerobes D: Microaerophiles E: Aerotolerant anaerobes
1. 好氧培养
平板培养、斜面培养、浅层液体培养、液体振荡培养、通 气搅拌培养。
2. 厌氧培养:
•物理除氧法：煮沸法、表面封闭法、抽真空法、无氧气
其它突变型：毒力突变、糖发酵突变、产量突变等
温度敏感型突变
（二）突变的特点：
1）不对应性：环境与变异无对应性 2）自发性：非人为的诱变因素下发生 3）稀有性：生物体的自发突变率为10-10～10-12 4）独立性：一个基因的突变对其它基因突变无
影响 5）诱变性：诱变剂可提高突变率10~105倍 6）稳定性：突变性状稳定、可遗传 7）可逆性：有回复突变
• Three basic steps: • Dilution, • Plating • Incubation
Viable Count: Dilution
Viable Count: Plating
Incubation (and counting)
Pour plate method
Spread plate method
The Streak Plate Technique: to obtain a pure clone
Petri Disk Cultivation of a Pure Strain
2．液体法（试管稀释法）：
• 将待测样品做系列稀释，培养后，根据没生长的最低 稀释度和出现生长的最高稀释度，查最大可能数表， 计算出样品单位体积中细胞的近似值。
液
Measuring cell density: Turbidity vs Cell density
二、间接计数法：活菌法
1．平板计数法：广泛用于各种样品的检测 方法：（1）涂布法（菌长在表面）
（2）混菌法（菌长在表面和基内） 优点： 缺点：
Viable count: Spread plate method and Pour plate method
基因重组——分子水平的杂交
一般杂交——细胞水平
一、原核生物的基因重组
（一）转化（transformation) 概念：
受体菌(receptor)直接吸收供体菌(donor) 的DNA片段而获得部分新的遗传性状的现象， 称转化或转化作用。获得新遗传性状的受体 细胞，称转化子。
Transformation
2. 调整生理条件法：
温度、光、限制因子等
３. 抑制ＤＮＡ生长法：